Di laboratorium robotika Worcester Polytechnic Institute (WPI) mereka sedang menguji drone kecil berbasis ekolokasi Drone mirip kelelawar ini dirancang untuk beroperasi di tempat yang penglihatannya terbatas: dalam kegelapan, asap tebal, atau badai. Pesawat seukuran telapak tangan ini ditujukan untuk misi pencarian dan penyelamatan dalam skenario yang saat ini sangat rumit untuk model bisnis.
Tim yang dipimpin oleh Nitin Sanket, asisten profesor teknik robotika di WPI, memulai dari kenyataan yang sangat umum dalam keadaan darurat: Bencana memutus pasokan listrik Dan banyak operasi dilakukan di malam hari. Itulah sebabnya mereka terinspirasi oleh alam untuk menciptakan platform yang terbang dengan "telinga" alih-alih mengandalkan kamera, yang diperkuat dengan algoritma navigasi dan kontrol berdaya rendah.
Bagaimana cara kerja ekolokasi pada mikrodron ini?
Prototipe ini menggunakan sensor ultrasonik Sederhana, mirip dengan keran otomatis, memancarkan denyut dan mengukur gema untuk menyimpulkan jarak dan menghindari tabrakan. Prinsip ini, yang serupa dengan yang digunakan kelelawar, memungkinkannya mendeteksi hambatan transparan atau dengan kontras rendah, yang mana kamera akan gagal menangkap gambar.
Dalam demonstrasi laboratorium, drone pertama kali diluncurkan dalam cahaya sekitar dan kemudian dalam cahaya redup. lampu merah redupserta kabut dan salju buatan. Saat mendekati dinding plexiglass, sistem berulang kali mengerem dan mundur, menunjukkan bahwa gema akustik cukup untuk manuver yang aman.
Salah satu kendalanya adalah kebisingan baling-balingyang mengontaminasi pembacaan ultrasonik. Untuk mengatasi hal ini, para peneliti merancang casing cetak 3D yang meredam interferensi dan mengarahkan berkas akustik, sehingga meningkatkan rasio sinyal terhadap derau selama penerbangan.
Tim melengkapi aspek fisik dengan kecerdasan buatan untuk menyaring dan mengklasifikasikan gema secara real-time. Model-model ini membantu membedakan pantulan yang relevan dari kebisingan dan alarm palsu, sebuah faktor kunci jika Anda ingin meningkatkan skala misi ke misi yang lebih kompleks tanpa meningkatkan konsumsi energi.
Dari prototipe hingga kawanan otonom
Selain penerbangan dasar, para peneliti juga ingin beralih dari kontrol manual untuk penempatan kooperatif. Idenya adalah beberapa drone membagi medan, belajar dari apa yang dilihat (atau didengar) drone lain, dan membuat keputusan lokal tentang di mana pencarian akan dilanjutkan, dengan manusia bertindak sebagai pengawas strategis.
Sejalan dengan itu, Ryan Williams, seorang profesor madya di Virginia Tech, telah mengembangkan program drone yang mengoordinasikan lintasannya dengan tim penyelamat. Kelompoknya telah menggunakan data historis dari ribuan kasus orang hilang untuk memodelkan bagaimana seseorang yang tersesat di hutan bergerak dan dengan demikian memprioritaskan area pencarian yang paling mungkin.
Dengan model-model ini, sistem menempatkan drone di area dengan probabilitas lebih tinggi dan menyesuaikan pola pencarian berdasarkan informasi baru. Kombinasi perencanaan jalur Dan sensor "akustik" membuka pintu bagi solusi yang berfungsi bahkan tanpa GPS yang andal atau penglihatan yang jelas.
Tujuan akhir, tim-tim tersebut mengakui, adalah agar otonomi tidak lagi sekadar simbolis. Saat ini, penerapan drone yang benar-benar otonom Peralatan ini jarang digunakan dalam operasi penyelamatan; tantangannya terletak pada menunjukkan keselamatan, ketahanan, dan keterlacakan keputusan untuk penggunaan operasionalnya.
Aplikasi dan ruang lingkup operasional
Beberapa tahun terakhir telah memberikan contoh penggunaan drone dalam operasi penyelamatan: banjir di PakistanSebuah kasus di California setelah dua hari setelah air terjun, atau lokasi rute aman bagi tiga penambang yang terjebak di Kanada. Sistem-sistem tersebut konvensional, tetapi pendekatan WPI bertujuan untuk mengisi celah di mana penglihatan gagal dan waktu Itu segalanya.
Jika teknologi ini sudah matang, layanan darurat di Eropa dan Spanyol Mereka dapat berguna dalam skenario yang melibatkan asap, debu, salju, atau interior kompleks, seperti bangunan industri, terowongan, atau bangunan bobrok. Kuncinya, para peneliti menekankan, adalah menjaga biaya tetap rendah dan hemat energi agar memungkinkan penggunaan banyak unit secara bersamaan.
Untuk memfasilitasi adopsi, prototipe WPI bergantung pada komponen-komponen kelas hobi dan desain ringkas yang menurunkan biaya keseluruhan. Semakin terjangkau perangkat kerasnya, semakin mudah memasukkan "kelelawar" silikon ini ke dalam katalog perlindungan sipil.
Apa yang masih harus diselesaikan
Alam menetapkan standar yang tinggi. Kelelawar mampu membedakan gema dengan memilih apa yang didengarnya dan mendeteksi objek sehalus rambut dari jarak beberapa meter. Drone masih jauh dari sensitivitas dan selektivitas tersebut, baik dari segi perangkat keras maupun pemrosesan.
Proyek WPI, yang memiliki hibah dari National Science FoundationKemajuan terus dicapai selangkah demi selangkah: penyempurnaan casing, penyempurnaan filter sinyal, optimalisasi konsumsi daya, dan penguatan navigasi. Meskipun demikian, masih ada tantangan, seperti kebisingan propulsi, energi yang tersedia dalam format sekecil itu, dan validasi di lingkungan nyata dengan kondisi yang terus berubah.
Secara paralel, ekosistem akademis sedang mengeksplorasi bagaimana mengintegrasikan pembelajaran data pencarian nyata dan berkoordinasi dengan tim manusia di lapangan. Konvergensi antara sensor akustik dan penglihatan jika memungkinkan dan model gerak dapat mempercepat lompatan dari pembuktian konsep ke penerapan.
Gambaran yang dilukiskan oleh kemajuan ini jelas: mikrodron dengan "telinga"Terjangkau dan efisien, drone-drone ini dapat digunakan untuk tugas pencarian dan penyelamatan di malam hari, serta beroperasi secara berkelompok dengan jarak pandang terbatas. Pekerjaan teknis dan regulasi masih berlangsung, tetapi jalur yang digariskan oleh WPI dan Virginia Tech membuka cara realistis untuk beroperasi dengan aman dalam kegelapan, asap, atau badai.
