AI gjør det enklere for droner å skanne og grave terreng

Forskere fra Aarhus Universitet (AU) og Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har samarbeidet om et prosjekt som har til hensikt å redusere kostnadene ved å måle og dokumentere grus- og kalksteinsbrudd, samtidig som det skal være raskere og enklere enn den tradisjonelle metoden.

Prosjektet inkluderte bruk av kunstig intelligens (AI), som tok over de tradisjonelt menneskekontrollerte dronene som i dag brukes til å fullføre oppgaven.

Erdal Kayacan er en assosiert professor og ekspert på kunstig intelligens og droner ved Ingeniørhøyskolen ved Aarhus Universitet.

“Vi har gjort hele prosessen helt automatisk. Vi forteller dronen hvor den skal starte, og bredden på veggen eller fjellveggen vi ønsker å fotografere, og deretter flyr den zig-zag hele veien langs og lander automatisk,” sier Kayacan.

Begrensninger ved menneskekontrollerte droner

Den nåværende metoden for å måle og dokumentere grus- og kalksteinsbrudd, klippevegger og andre naturlige og menneskeskapte formasjoner, bygger på at droner fotograferer området. En datamaskin mottar deretter opptakene og konverterer automatisk alt og lager en 3D-terrengmodell.

En av ulemper ved denne metoden er at dronepiloter koster mye, og målinger er tidskrevende. I en utgraving må dronepiloten sørge for at dronen holder en konstant avstand fra veggen. Samtidig må dronekameraet holdes vinkelrett på veggen, noe som gjør det til en kompleks og vanskelig oppgave.

For at datamaskinen skal kunne konvertere og lage en 3D-modell av bildene, må det være et bestemt overlap i bildene. Dette er hovedprosessen som ble automatisert av kunstig intelligens, og det reduserte kompleksiteten ved å fullføre oppgaven dramatisk.

“Vår algoritme sikrer at dronen alltid holder samme avstand til veggen og at kameraet hele tiden omplasserer seg vinkelrett på veggen. Samtidig forutsier vår algoritme vindkreftene som virker på dronens kropp,” sier Kayacan.

AI overvinner vindproblemet

Kunstig intelligens hjelper også til å overvinne vinden, som er en av de største utfordringene med autonom droneflyvning.

Mohit Mehndiratta er en gjestende ph.d.-student ved Ingeniørhøyskolen ved Aarhus Universitet.

“Den designede Gauss-prosessmodellen forutsier også vinden som vil møte dronen i nær fremtid. Dette betyr at dronen kan forberede seg og iverksette korrektive tiltak på forhånd,” sier Mehndiratta.

Når en menneskekontrollert drone fullfører denne oppgaven, kan selv en lett bris forandre dronens kurs. Med den nye teknologien kan vindkast og vindhastighet tas med i beregningene.

“Dronen måler ikke vind, den estimerer vind basert på innputt den mottar mens den beveger seg. Dette betyr at dronen reagerer på vindkraften, akkurat som når vi mennesker korrigerte våre bevegelser når vi er utsatt for en sterk vind,” sier Kayacan.

Forskningen ble fullført i samarbeid med Danish Hydrocarbon Research and Technology Centre ved DTU, og resultater fra prosjektet vil bli presentert i mai 2020 på European Control Conference.