Инженеры Университета Иллинойса создали эффективную защиту оптических датчиков беспилотных автомобилей от непогоды. Фишкой новой системы считают сочетание гидрофобного покрытия с воздушной завесой, которая отводит осадки от поверхности сенсоров. Благодаря двойной защите лидары и камеры остаются в строю даже при сильном дожде и снегопаде.
Принцип действия основан на создании мощного воздушного потока вокруг оптического блока — его скорость достигает 75 м/с. C инновационным покрытием капли прилипают к поверхности на 80% меньше. При потреблении всего 12 Вт энергии система эффективно защищает сенсоры даже во время сильного ливня с интенсивностью до 70 мм/ч.
Команда исследователей использовала компьютерное моделирование для создания оптимальной конфигурации воздушных каналов. Особое внимание уделили составу защитного покрытия — его создали на основе фторированных полимеров с добавлением наночастиц диоксида кремния. После нанесения методом погружения на поверхности формируется водоотталкивающая микроструктура, которая сохраняет свои свойства более полугода.
Ненадежная работа сенсоров в сложных погодных условиях остается серьезной помехой для беспилотного транспорта. Согласно статистике страховых компаний, треть аварий с участием автономных машин происходит именно в дождь или снег. Масштаб проблемы, которую решает разработка, хорошо виден и в деньгах. По оценкам McKinsey Center for Future Mobility, к 2035 году индустрия автономного вождения может приносить 300−400 млрд долларов выручки — но только при условии, что беспилотники будут стабильно работать при любой погоде. Сейчас разработка проходит полевые испытания на тестовых автомобилях, результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
Любопытно, что вдохновением для воздушной завесы послужила вовсе не автомобильная промышленность, а авиация. Похожий принцип десятилетиями используется для защиты лобовых стекол военных вертолетов от дождя и льда. Инженеры адаптировали логику «воздушного ножа» под миниатюрные сенсорные блоки и получили систему, которая потребляет энергии меньше, чем обычная лампа накаливания.
Схожие технологии защиты оптических датчиков разрабатывают и другие компании. Так, Waymo тестирует систему с электрическим полем, отталкивающим капли воды, а Tesla патентует лазерную очистку сенсоров. Стартап PreAct Technologies создал защитное покрытие на основе графена, которое обладает функцией самоочищения.
Ранее мы писали о том, почему в России нет беспилотных машин.
