Tutkijat kehittävät parvia pieniä droneja tutkiakseen tuntemattomia ympäristöjä

Delftin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet parven pieniä droneja, jotka pystyvät itsenäisesti tutkimaan tuntemattomia ympäristöjä. Tutkimus esiteltiin lokakuun 23. päivänä Tiederobotiikka. Uusi työ on tärkeä parvirobotiikan jatkuvan kehityksen kannalta. 

Yksi haastavimmista osista näiden pienten robottien kehittämisessä oli, että jotta ne voisivat liikkua itsenäisesti, niiden rajallisille tunnistus- ja laskentakyvyille oli tehtävä jotain. Tiimi, joka koostui tutkijoista TU Delftistä, Liverpoolin yliopistosta ja Radboundin Nijmegenin yliopistosta, tarkasteli hyönteisten navigointia mallina. 

Valtava potentiaali

Kuten tällä sivustolla on monta kertaa mainittu, parvirobotiikka on kasvava ala, joka voi johtaa moniin mahdollisuuksiin. Tosielämän hyönteisparvia on käytetty mallina pienille roboteille. Yksittäisen robotin kyvyt voivat olla rajalliset, mutta useiden ryhmittely voi tarjota uusia ominaisuuksia. Pienet robotit ovat usein halvempia, ja ne voivat suorittaa tehtäviä, joita monet suuret eivät pysty. Parvessa toimivien pienten robottidroneiden avulla katastrofipaikat voitaisiin tutkia ja ymmärtää paljon nopeammin. Tämä tekniikka ei ole vielä valmis, mutta tutkijat työskentelevät jatkuvasti sen parissa suurten mahdollisuuksien vuoksi. 

TU Delftin, Liverpoolin yliopiston ja Nijmegenin Radboundin yliopiston yhteistä tutkimusryhmää rahoittaa Hollannin kansallinen tiedesäätiö NWO Natural Artificial Intelligence -ohjelma. 

Yksi tärkeimmistä alueista, joilla tätä tekniikkaa voidaan käyttää, on etsintä- ja pelastustehtävissä. Tutkimusryhmä kehitti drooniparvia ajatuksena hyödyntää niitä tällaisissa tehtävissä. Jos tiimi saavuttaa haluamansa, pelastustyöntekijät voisivat käyttää pienten droonien parvia tutkiakseen katastrofipaikkaa ja raportoidakseen siitä. Droonit tutkivat esimerkiksi romahtamisen partaalla olevaa rakennusta ja raportoivat sitten sisällä olevien ihmisten sijainnin. 

Pienien droonien parvet voitaisiin myös varustaa kameroilla uhrien löytämiseksi. Tutkimusryhmä testasi tätä lähettämällä droonit sisätoimistoympäristöön, jossa oli kaksi valeuhria. Kokeilu onnistui, ja kuuden dronin parvi tutki 6 % avoimista huoneista kuudessa minuutissa. Tämä tehtävä ei ole mahdollista yhdellä dronilla. 

Toinen useiden pienten droonien etu on, että jos yksi toimii väärin eikä tuo kuvaa takaisin, on useita muita, joilla on samat tiedot. Tämä näkyi testissä, kun yksi drooni löysi uhrin, mutta menetti kuvan, ja toinen palasi mukanaan. 

Suurimmat haasteet

Kimberly McGuire on tohtoriopiskelija, joka työskenteli projektin parissa. 

"Suurin haaste parvitutkimuksen saavuttamisessa on droonien yksilöllisen älykkyyden tasolla", McGuire sanoo. ”Projektin alussa keskityimme lentojen perusominaisuuksien saavuttamiseen, kuten nopeuden hallintaan ja esteiden välttämiseen. Sen jälkeen suunnittelimme menetelmän pienille droneille havaita ja välttää toisiaan. Ratkaisimme tämän siten, että jokaisella droonilla oli langaton viestintäsiru ja sitten hyödynnettiin näiden sirujen välistä signaalin voimakkuutta – tämä on kuin puhelimessasi näkyvien palkkien määrä, joka pienenee, kun siirryt pois kodin WiFi-reitittimestä. Tämän menetelmän tärkeimmät edut ovat, että se ei vaadi ylimääräistä laitteistoa dronille ja se vaatii hyvin vähän laskentaa.

Vaikein osa näiden pienten parvirobottien kehittämisessä on autonominen navigointi. On erittäin vaikeaa saada ryhmä pieniä robotteja navigoimaan täysin tuntemattomassa ympäristössä. Tämä on tärkein syy, miksi tutkijat ottivat mallina hyönteisiä; he usein navigoivat ympäristöissä ilman aiempaa tietoa niistä. 

"Uuden navigointimenetelmän pääidea on vähentää navigointiodotuksiamme äärimmäisyyksiin: vaadimme vain robottien pystyvän navigoimaan takaisin tukiasemalle", sanoo hankkeen päätutkija Guido de Croon. ”Robottiparvi leviää ensin ympäristöön, kun kukin robotti seuraa eri haluamaasi suuntaa. Tutkittuaan robotit palaavat tukiasemalla sijaitsevaan langattomaan majakkaan."

Tämä uusi kehitys on vain yksi monista, jotka tulevat ulos robotiikasta. Parvirobotiikka on tärkeä ala, joka avaa monia uusia mahdollisuuksia.