Studiuesit zhvillojnë dronët Swarm për të lokalizuar rrjedhjet e gazit

Studiuesit në Universitetin e Teknologjisë në Delft kanë zhvilluar grupin e parë të dronëve të vegjël që janë në gjendje të zbulojnë dhe lokalizojnë në mënyrë autonome rrjedhjet e gazit në mjedise të mbyllura të brendshme. Për të gjetur një rrjedhje gazi në një ndërtesë ose zonë industriale, zjarrfikësit njerëz rrezikojnë jetën e tyre pasi mund të duhet një kohë e gjatë për të zbuluar burimin. Këta dronë të rinj mund të kenë implikime të mëdha në këtë fushë.

Dizajnimi i AI për dronët

Pengesa më e madhe për studiuesit ishte hartimi i inteligjencës artificiale (AI) e nevojshme për detyrën komplekse. Për shkak të madhësisë së vogël të dronëve, pjesët llogaritëse dhe të memories duhej të përshtateshin fort në to. Studiuesit u mbështetën në strategjitë e navigimit dhe kërkimit të frymëzuara nga bio. 

La hulumtim u publikua në serverin e artikujve ArXiv dhe do të prezantohet në konferencën e robotikës IROS më vonë gjatë vitit.

Çfarë kërkohet për lokalizimin autonom të burimit të gazit

Detyra e lokalizimit autonom të burimit të gazit është jashtëzakonisht komplekse dhe kërkon sensorë artificialë të gazit të cilët nuk janë shumë të aftë për të zbuluar sasi të vogla gazi. Ata gjithashtu luftojnë për të qëndruar të ndjeshëm ndaj ndryshimeve të shpejta në përqendrimet e gazit. 

Përveç detyrës aktuale, mjedisi gjithashtu shkakton probleme kur është kompleks. Për këto arsye, kërkimet tradicionale kanë evoluar rreth robotëve të vetëm që kërkojnë një burim gazi në mjedise të vogla dhe pa pengesa. 

Guido de Croon është profesor i plotë në laboratorin Micro Air Vehicle të TU Delft. 

"Ne jemi të bindur se tufat e dronëve të vegjël janë një rrugë premtuese për lokalizimin autonom të burimit të gazit," thotë Guido de Croon. “Madhësia e vogël e dronëve i bën ata shumë të sigurt për çdo njeri dhe pronë ende në ndërtesë, ndërsa aftësia e tyre fluturuese do t'i lejojë ata të kërkojnë përfundimisht burimin në tre dimensione. Për më tepër, madhësia e tyre e vogël u lejon atyre të fluturojnë në zona të ngushta të brendshme. Më në fund, të kesh një tufë të këtyre dronëve u lejon atyre të lokalizojnë më shpejt një burim gazi, duke i shpëtuar maksimumit lokal të përqendrimit të gazit për të gjetur burimin e vërtetë.”

Pavarësisht përfitimeve të këtyre veçorive, ato gjithashtu e bëjnë të vështirë për inxhinierët zbatimin e AI në dronët për lokalizimin autonom të burimit të gazit. Për shkak të kufizimeve rreth sensorit dhe përpunimit në bord, algoritmet e AI të përdorura në automjetet vetëdrejtuese nuk janë të zbatueshme. Për shkak se ata veprojnë në tufa, dronët gjithashtu duhet të shmangin përplasjen me njëri-tjetrin gjatë bashkëpunimit.

Bart Duisterhof kreu kërkimin në TU Delft. 

"Në fakt, në natyrë ka shembuj të shumtë të lundrimit të suksesshëm dhe lokalizimit të burimit të aromës brenda kufizimeve strikte të burimeve," thotë Duisterhof. “Vetëm mendoni se si mizat e frutave me trurin e tyre të vogël prej 100,000 neuronesh i lokalizojnë në mënyrë të pagabueshme bananet në kuzhinën tuaj gjatë verës. Ata e bëjnë këtë duke kombinuar në mënyrë elegante sjellje të thjeshta si fluturimi kundër erës ose drejt erës në varësi të faktit nëse e ndjejnë erën. Edhe pse ne nuk mund t'i kopjojmë drejtpërdrejt këto sjellje për shkak të mungesës së sensorëve të rrjedhës së ajrit në robotët tanë, ne i kemi futur robotëve tanë sjellje të ngjashme të thjeshta për të përballuar detyrën.

Dronët e vegjël mbështeten në një algoritëm të ri "bug" të quajtur "Sniffy Bug", i cili u mundëson dronëve të përhapen përpara se të zbulojnë ndonjë gaz. Kjo u lejon atyre të mbulojnë mjedise të mëdha dhe të shmangin pengesat ose njëri-tjetrin. 

Sapo njëri prej dronëve të ndjejë gazin, ai ua komunikon atë të tjerëve, të cilët më pas do të bashkëpunojnë me njëri-tjetrin për të gjetur burimin e gazit sa më shpejt që të jetë e mundur. Më konkretisht, dronët kryejnë një kërkim për përqendrimin maksimal të gazit me një algoritëm të quajtur "optimizimi i tufës së grimcave" ose PSO, ku çdo dron vepron si një grimcë. 

Algoritmi u frymëzua nga sjellja sociale dhe lëvizja e tufave të shpendëve, me çdo dron që lëviz bazuar në vendndodhjen e tij të perceptuar të përqendrimit më të lartë të gazit, vendndodhjen më të lartë të tufës dhe drejtimin dhe inercinë aktuale të lëvizjes. Një nga përfitimet e PSO është se ai kërkon vetëm matjen e përqendrimit të gazit pa gradientin e përqendrimit të gazit ose drejtimin e erës.

"Ky hulumtim tregon se tufat e dronëve të vegjël mund të kryejnë detyra shumë komplekse", thotë Guido, "Shpresojmë që kjo punë të formojë një frymëzim për studiuesit e tjerë të robotikës që të rimendojnë llojin e AI që është i nevojshëm për fluturimin autonom".