U laboratoriji za robotiku Politehničkog instituta Worcester (WPI) testiraju Mali dronovi zasnovani na eholokaciji Ovi dronovi nalik šišmišima dizajnirani su za djelovanje tamo gdje je vid slab: u mraku, gustom dimu ili olujama. Ove letjelice veličine dlana namijenjene su... misije potrage i spašavanja u scenarijima koji su trenutno vrlo složeni za poslovne modele.
Tim, predvođen Nitinom Sanketom, docentom robotskog inženjerstva na WPI-ju, polazi od vrlo raširene stvarnosti u vanrednim situacijama: Katastrofe prekidaju snabdijevanje električnom energijom I mnoge operacije se odvijaju noću. Zato su crpili inspiraciju iz prirode kako bi stvorili platforme koje lete s "ušima" umjesto da se oslanjaju na kamere, pojačane navigacijskim i kontrolnim algoritmima male snage.
Kako eholokacija funkcioniše u ovim mikrodronovima?
Prototip koristi ultrazvučni senzor Jednostavno je, slično kao i kod automatskih slavina, emituje impulse i mjeri odjek kako bi se utvrdile udaljenosti i izbjegli sudari. Ovaj princip, sličan onome koji koriste šišmiši, omogućava mu da detektuje prozirne prepreke ili sa niskim kontrastom, gdje kamere ne bi bile dovoljno dobre.
U laboratorijskim demonstracijama, dron je prvo lansiran pri ambijentalnom svjetlu, a zatim pri slabom osvjetljenju. prigušeno crveno svjetlokao i vještačka magla i snijeg. Prilikom približavanja zidu od pleksiglasa, sistem je više puta kočio i kretao se unazad, pokazujući da je akustični odjek dovoljan za sigurno manevrisanje.
Jedna od prepreka bila je buka propelerašto je kontaminiralo ultrazvučna očitanja. Kako bi to ublažili, istraživači su dizajnirali kućišta izrađena 3D štampačem koja smanjuju interferenciju i orijentišu akustični snop, poboljšavajući odnos signala i šuma u letu.
Tim dopunjuje fizički aspekt sa veštačka inteligencija filtrirati i klasificirati odjeke u stvarnom vremenu. Ovi modeli pomažu u razlikovanju relevantnih refleksija od buke i lažnih alarma, što je ključni faktor ako želite prilagoditi se složenijim misijama bez povećanja potrošnje energije.
Od prototipova do autonomnih rojeva
Pored osnovnog letenja, istraživači žele preći sa ručno upravljanje do kooperativnih raspoređivanja. Ideja je da nekoliko dronova podijeli teren, uči iz onoga što drugi vide (ili čuju) i donosi lokalne odluke o tome gdje nastaviti pretragu, pri čemu čovjek djeluje kao strateški nadzornik.
U tom smislu, Ryan Williams, vanredni profesor na Virginia Techu, radio je na programiranju dronova koji koordiniraju svoje putanje sa spasilačkim timovima. Njegova grupa je koristila historijski podaci iz hiljada slučajeva nestalih osoba kako bi se modeliralo kako se neko ko se izgubi u šumi kreće i na taj način odredili prioriteti područja koja su najvjerovatnije pretrage.
Pomoću ovih modela, sistem pozicionira dronove u područjima veće vjerovatnoće i prilagođava obrazac pretrage na osnovu novih informacija. Kombinacija... planiranje puta A "akustični" senzori otvaraju vrata rješenjima koja funkcionišu čak i bez pouzdanog GPS-a ili jasnog vida.
Krajnji cilj, priznaju timovi, jeste da autonomija prestane biti samo simbolična. Danas, raspoređivanje zaista autonomni dronovi Rijedak je u spasilačkim operacijama; izazov leži u demonstraciji sigurnosti, robusnosti i sljedivosti odluka za njegovu operativnu upotrebu.
Primjene i operativni opseg
Posljednjih godina bilo je primjera korištenja dronova u spasilačkim operacijama: poplave u PakistanuSlučaj u Kaliforniji dva dana nakon vodopada ili lokacija sigurne rute za tri zarobljena rudara u Kanadi. To su bili konvencionalni sistemi, ali WPI-jev pristup ima za cilj popuniti praznine tamo gdje vizija zakaže i podešavanje vremena To je sve.
Ako ove tehnologije sazriju, hitne službe u Evrope i Španije Mogli bi se pokazati korisnima u scenarijima koji uključuju dim, prašinu, snijeg ili složene interijere, poput industrijskih zgrada, tunela ili oronulih objekata. Ključno je, naglašavaju istraživači, održati niske troškove i energetski efikasnu upotrebu kako bi se omogućilo istovremeno raspoređivanje više jedinica.
Da bi se olakšalo usvajanje, WPI prototip se oslanja na komponente hobi razred i kompaktni dizajni koji smanjuju ukupne troškove. Što je hardver pristupačniji, lakše će biti uvrstiti ove silikonske "šišmiše" u kataloge civilne zaštite.
Šta još treba riješiti
Priroda postavlja visoke standarde. Šišmiš je sposoban razlikovati odjeke odabirom onoga što čuje i detekcijom objekata finih poput dlake s udaljenosti od nekoliko metara. Dronovi su još uvijek daleko od te osjetljivosti i selektivnosti, kako u pogledu hardvera tako i obrade.
WPI projekat, koji ima grant od Nacionalne naučne fondacijeNapredak se postiže korak po korak: poboljšanjem kućišta, usavršavanjem filtera signala, optimizacijom potrošnje energije i jačanjem navigacije. Uprkos tome, izazovi ostaju, kao što su buka pogona, energija dostupna u tako malim formatima i validacija u stvarnim okruženjima s promjenjivim uvjetima.
Paralelno s tim, akademski ekosistem istražuje kako integrirati učenje stvarnih podataka pretrage i koordinacije s ljudskim timovima na terenu. Konvergencija između akustičnih senzora i vida gdje je to moguće i modeli kretanja mogli bi ubrzati prelazak od dokaza koncepta do implementacije.
Slika koju stvaraju ovi napredci je jasna: mikrodronovi sa "ušima"Jeftini i efikasni, ovi dronovi bi mogli pokriti noćnu smjenu za potragu i spašavanje i djelovati u rojevima gdje je vidljivost ograničena. Tehnički i regulatorni rad još uvijek je potreban, ali put koji su zacrtali WPI i Virginia Tech otvara realan način za siguran rad u mraku, dimu ili olujama.
