AI gør det lettere for droner at skanne og udgrave terræn

Forskere fra Aarhus Universitet (AU) og Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har samarbejdet om et projekt, der har til formål at reducere omkostningerne ved at måle og dokumentere grus- og kalkstensbrud, samtidig med at det skal være hurtigere og nemmere end den traditionelle metode.

Projektet inkluderede brug af kunstig intelligens (AI), der overtog de traditionelt menneskekontrollerede droner, der i dag bruges til at udføre opgaven.

Erdal Kayacan er lektor og ekspert i kunstig intelligens og droner på Ingeniørhøjskolen på Aarhus Universitet.

“Vi har gjort hele processen helt automatisk. Vi fortæller dronen, hvor den skal starte, og bredden af væggen eller klippefacaden, vi vil fotografere, og derefter flyver den zig-zag hele vejen langs og lander automatisk,” siger Kayacan.

Begrænsninger ved menneskekontrollerede droner

Den nuværende metode til at måle og dokumentere grus- og kalkstensbrud, klippefacader og andre naturlige og menneskeskabte formationer afhænger af, at droner fotograferer området. En computer modtager derefter optagelserne og konverterer automatisk alt og opretter en 3D-terrænmodel.

En af ulemperne ved denne metode er, at dronepiloter koster meget, og målinger er tidskrævende. Ved en udgravning skal dronepiloten sørge for, at dronen holder en konstant afstand fra væggen. Samtidig skal dronekameraet holdes vandret i forhold til væggen, hvilket gør det til en kompleks og svær opgave.

For at computeren kan konvertere og oprette en 3D-figur ud fra billederne, skal der være et bestemt overlap i billederne. Dette er den primære proces, der blev automatiseret af kunstig intelligens, og det reducerede drastisk kompleksiteten ved at udføre opgaven.

“Vores algoritme sikrer, at dronen altid holder samme afstand til væggen og, at kameraet konstant ompositionerer sig vandret i forhold til væggen. Samtidig forudser vores algoritme vindkraften, der virker på dronekroppen,” siger Kayacan.

AI overvinder vindproblemet

Kunstig intelligens hjælper også med at overvinde vinden, der er en af de største udfordringer ved autonom droneflyvning.

Mohit Mehndiratta er gæsteforsker på Ingeniørhøjskolen på Aarhus Universitet.

“Den designede Gaussiske procesmodel forudser også vinden, der vil møde dronen i nær fremtid. Dette betyder, at dronen kan forberede sig og tage korrektive handlinger på forhånd,” siger Mehndiratta.

Når en menneskekontrolleret drone udfører denne opgave, kan selv en let brise ændre dens kurs. Med den nye teknologi kan vindstød og den samlede vindhastighed tages i betragtning.

“Dronen måler ikke selv vinden, men estimerer vinden på baggrund af input, den modtager, mens den bevæger sig. Dette betyder, at dronen reagerer på vindkraften, ligesom når vi mennesker korrekturer vores bevægelser, når vi udsættes for en stærk vind,” siger Kayacan.

Forskningen blev gennemført i samarbejde med Center for Hydrocarbonforskning og -teknologi ved DTU, og projektets resultater vil blive præsenteret i maj 2020 på den Europæiske Kontrolkonference.