Vusteras Politehniskā institūta (WPI) robotikas laboratorijā tiek veikti testi mazi droni, kuru pamatā ir eholokācija Šie sikspārņiem līdzīgie droni ir paredzēti darbībai vietās, kur trūkst redzamības: tumsā, blīvos dūmos vai vētrā. Šie plaukstas lieluma lidaparāti ir paredzēti, lai meklēšanas un glābšanas misijas scenārijos, kas pašlaik ir ļoti sarežģīti biznesa modeļiem.
Komanda, kuru vada Nitins Sankets, WPI robotikas inženierijas docents, sāk ar ļoti plaši izplatītu realitāti ārkārtas situācijās: Katastrofas pārtrauc elektroapgādi Un daudzas operācijas notiek naktī. Tāpēc viņi smēlās iedvesmu no dabas, lai radītu platformas, kas lido ar "ausīm", nevis paļaujas uz kamerām, pastiprinātas ar mazjaudas navigācijas un vadības algoritmiem.
Kā šajos mikrodronos darbojas eholokācija?
Prototips izmanto a ultraskaņas sensors Tas ir vienkāršs, līdzīgs automātisko jaucējkrānu principam, kas izstaro impulsus un mēra atbalsi, lai noteiktu attālumus un izvairītos no sadursmēm. Šis princips, kas ir saistīts ar sikspārņu izmantoto principu, ļauj tam noteikt caurspīdīgi šķēršļi vai ar zemu kontrastu, kur kameras nebūtu pietiekami efektīvas.
Laboratorijas demonstrācijās drons vispirms tika palaists apkārtējā apgaismojumā un pēc tam vājā apgaismojumā. blāva sarkana gaismakā arī mākslīgo miglu un sniegu. Tuvojoties pleksiglasa sienai, sistēma atkārtoti bremzēja un griezās atpakaļgaitā, pierādot, ka akustiskā atbalss bija pietiekama drošai manevrēšanai.
Viens no šķēršļiem bija propellera troksniskas piesārņoja ultraskaņas rādījumus. Lai to mazinātu, pētnieki izstrādāja 3D drukātus korpusus, kas vājina traucējumus un orientē akustisko staru kūli, uzlabojot signāla un trokšņa attiecību lidojuma laikā.
Komanda papildina fizisko aspektu ar mākslīgais intelekts lai filtrētu un klasificētu atbalsis reāllaikā. Šie modeļi palīdz atšķirt būtiskus atstarojumus no trokšņa un viltus trauksmēm, kas ir galvenais faktors, ja vēlaties paplašināt iespējas uz sarežģītākām misijām, nepalielinot enerģijas patēriņu.
No prototipiem līdz autonomiem bariem
Papildus pamata lidošanai pētnieki vēlas pāriet no manuāla vadība uz kooperatīvām izvietošanām. Ideja ir tāda, ka vairāki droni sadala reljefu, mācās no tā, ko redz (vai dzird) citi, un pieņem lokālus lēmumus par to, kur turpināt meklēšanu, cilvēkam darbojoties kā stratēģiskam uzraugam.
Līdzīgi tam Raiens Viljamss, Virdžīnijas Tehniskās universitātes asociētais profesors, ir strādājis pie dronu programmēšanas, kas koordinē to trajektorijas ar glābšanas komandām. Viņa grupa ir izmantojusi vēsturiski dati no tūkstošiem gadījumu pazudušo personu meklēšana, lai modelētu, kā pārvietojas mežā apmaldījies cilvēks, un tādējādi noteiktu prioritātes visticamākajām meklēšanas vietām.
Izmantojot šos modeļus, sistēma pozicionē dronus apgabalos ar lielāku varbūtību un pielāgo meklēšanas modeli, pamatojoties uz jaunu informāciju. ceļa plānošana Un "akustiskie" sensori paver durvis risinājumiem, kas darbojas pat bez uzticama GPS vai skaidras redzamības.
Komandas atzīst, ka galvenais mērķis ir panākt, lai autonomija vairs nebūtu tikai simboliska. Mūsdienās izvietošana patiesi autonomi droni Glābšanas operācijās tas ir reti sastopams; izaicinājums ir pierādīt lēmumu drošību, stabilitāti un izsekojamību tā operatīvai lietošanai.
Pielietojumi un darbības joma
Pēdējos gados ir bijuši piemēri, kad droni tiek izmantoti glābšanas operācijās: plūdi PakistānāGadījums Kalifornijā pēc divām dienām pēc ūdenskrituma vai droša maršruta atrašana trim iesprostotiem kalnračiem Kanādā. Tās bija tradicionālās sistēmas, taču WPI pieejas mērķis ir aizpildīt nepilnības vietās, kur trūkst redzamības un laiks tas ir viss.
Ja šīs tehnoloģijas nobriest, neatliekamās palīdzības dienesti Eiropa un Spānija Tie varētu būt noderīgi scenārijos, kas saistīti ar dūmiem, putekļiem, sniegu vai sarežģītām iekšējām telpām, piemēram, rūpniecības ēkām, tuneļiem vai nolaistām konstrukcijām. Pētnieki uzsver, ka galvenais ir saglabāt zemas izmaksas un energoefektivitāti, lai vienlaikus varētu izvietot daudzas vienības.
Lai atvieglotu ieviešanu, WPI prototips balstās uz komponentiem, kas saistīti ar hobiju līmenis un kompaktus dizainus, kas samazina kopējās izmaksas. Jo pieejamāka ir aparatūra, jo vieglāk būs šos silīcija "sikspārņus" iekļaut civilās aizsardzības katalogos.
Kas vēl jāatrisina
Daba uzstāda augstu latiņu. Sikspārnis spēj atšķirt atbalsis atlasot to, ko tā dzird, un nosakot objektus, kas ir tik smalki kā mats, vairāku metru attālumā. Droni joprojām ir tālu no šādas jutības un selektivitātes gan aparatūras, gan apstrādes ziņā.
WPI projekts, kuram ir Nacionālā zinātnes fonda dotācijaProgress tiek panākts soli pa solim: uzlabojot korpusus, pilnveidojot signālu filtrus, optimizējot enerģijas patēriņu un stiprinot navigāciju. Tomēr joprojām pastāv problēmas, piemēram, dzinēja troksnis, pieejamā enerģija tik mazos formātos un validācija reālās pasaules vidē ar mainīgiem apstākļiem.
Paralēli akadēmiskā ekosistēma pēta, kā integrēt mācīšanos reālu meklēšanas datu izmantošanu un koordinēt darbību ar cilvēku komandām uz vietas. Akustisko sensoru un redzes konverģence, kur iespējams un kustību modeļi varētu paātrināt pāreju no koncepcijas pierādījuma līdz ieviešanai.
Šo sasniegumu radītais attēls ir skaidrs: mikrodroni ar "ausīm"Šie lētie un efektīvie droni varētu segt nakts maiņu meklēšanas un glābšanas operācijās un darboties baros vietās, kur redzamība ir ierobežota. Tehniskais un regulējošais darbs vēl ir jāpaveic, taču WPI un Virdžīnijas Tehniskās universitātes iezīmētais ceļš paver reālistisku veidu, kā droši darboties tumsā, dūmos vai vētrā.
