Vísindamenn þróa Swarm Drones til að staðsetja gasleka

Vísindamenn við Tækniháskólann í Delft hafa þróað fyrsta kvik af örsmáum drónum sem geta sjálfkrafa greint og staðsetja gasleka í þröngu umhverfi innandyra. Til að finna gasleka í byggingu eða iðnaðarsvæði leggja mannlegir slökkviliðsmenn líf sitt í hættu þar sem það getur tekið langan tíma að greina upptökin. Þessir nýju drónar gætu haft mikil áhrif á þessu sviði.

Hanna gervigreind fyrir dróna

Stærsta hindrunin fyrir rannsakendur var að hanna gervigreindina (AI) sem þarf fyrir flókna verkefnið. Vegna lítillar stærðar dróna þurftu tölvu- og minnishlutarnir að passa vel inn í þá. Rannsakendur treystu á líffræðilega innblásnar siglingar og leitaraðferðir. 

The rannsóknir var birt á ArXiv greinaþjóninum og verður hún kynnt á IROS vélfærafræðiráðstefnunni síðar á árinu.

Hvað þarf til að staðsetja sjálfstætt gasgjafa

Verkefnið við að staðsetja sjálfstætt gasgjafa er afar flókið og það krefst gervigasskynjara sem eru ekki mjög færir um að greina lítið magn af gasi. Þeir eiga einnig í erfiðleikum með að vera viðkvæmir fyrir skjótum breytingum á gasstyrk. 

Fyrir utan raunverulegt verkefni veldur umhverfið einnig vandamálum þegar það er flókið. Af þessum ástæðum hafa hefðbundnar rannsóknir þróast í kringum staka vélmenni sem leita að gasgjafa í litlu, hindrunarlausu umhverfi. 

Guido de Croon er prófessor við Micro Air Vehicle rannsóknarstofu TU Delft. 

„Við erum sannfærð um að kvik af örsmáum drónum séu vænleg leið til að staðsetja sjálfstætt gasgjafa,“ segir Guido de Croon. „Lítil stærð dróna gerir þá mjög örugga fyrir alla menn og eignir sem enn eru í byggingunni, á meðan fluggeta þeirra gerir þeim kleift að leita að upptökum í þrívídd. Þar að auki gerir smæð þeirra þeim kleift að fljúga á þröngum svæðum innandyra. Að lokum, að hafa kvik af þessum drónum gerir þeim kleift að staðsetja gasgjafa hraðar, á sama tíma og þeir sleppa við staðbundið hámark gasstyrks til að finna sanna uppsprettu.

Þrátt fyrir ávinninginn af þessum eiginleikum, gera þeir einnig erfitt fyrir verkfræðinga að innleiða gervigreind í dróna til að staðsetja sjálfstætt gasgjafa. Vegna takmarkana á skynjun og vinnslu innanborðs eiga gervigreindar reiknirit sem notuð eru í sjálfkeyrandi ökutæki ekki við. Vegna þess að þeir starfa í kvikum þurfa drónar einnig að forðast að rekast hver á annan meðan þeir eru í samvinnu.

Bart Duisterhof framkvæmdi rannsóknina við TU Delft. 

„Í náttúrunni eru raunar næg dæmi um árangursríkar siglingar og staðsetning lyktargjafa innan strangra auðlindatakmarkana,“ segir Duisterhof. „Hugsaðu bara um hvernig ávaxtaflugur með pínulitla heila þeirra með ~100,000 taugafrumum staðsetja bananana í eldhúsinu þínu á sumrin. Þetta gera þeir með því að sameina einfalda hegðun á glæsilegan hátt eins og að fljúga upp í vindinn eða hornrétt á vindinn eftir því hvort þeir skynja lyktina. Þó að við gætum ekki beint afritað þessa hegðun vegna þess að loftflæðisskynjarar voru ekki til á vélmennum okkar, höfum við innrætt vélmennum okkar svipaða einfalda hegðun til að takast á við verkefnið.

Örsmáu drónarnir treysta á nýtt „galla“ reiknirit sem kallast „Sniffy Bug“ sem gerir drónum kleift að dreifa sér áður en þeir greina gas. Þetta gerir þeim kleift að ná yfir stórt umhverfi og forðast hindranir eða hverja aðra. 

Þegar einn af drónum skynjar gas sendir hann það til hinna, sem munu síðan vinna saman til að finna gasgjafann eins fljótt og auðið er. Nánar tiltekið framkvæma drónar leit að hámarks gasstyrk með reiknirit sem kallast „agnasveim fínstilling,“ eða PSO, þar sem hver dróni virkar sem ögn. 

Reikniritið var innblásið af félagslegri hegðun og hreyfingum fuglahópa, þar sem hver dróni hreyfðist út frá eigin skynjunarstað með hæsta gasstyrk, hæstu staðsetningu kviksins og núverandi hreyfistefnu hans og tregðu. Einn af kostunum við PSO er að það þarf aðeins að mæla gasstyrkinn án gasstyrkshallans eða vindstefnu.

„Þessar rannsóknir sýna að kvik af örsmáum drónum geta framkvæmt mjög flókin verkefni.,“ segir Guido, „Við vonum að þessi vinna myndi innblástur fyrir aðra vélfærafræðirannsakendur til að endurskoða tegund gervigreindar sem er nauðsynleg fyrir sjálfstætt flug.