لقد علمتنا المهندسين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والطائرة بدون طيار إلى قطيع سرب كامل من الطيور بعيدا عن المطارات

وقد وضعت المهندسين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا خوارزمية جديدة للرقابة التي تمكن الطائرات بدون طيار واحد لقطيع سرب كامل من الطيور بعيدا عن المجال الجوي للمطار. ويرد الخوارزمية في دراسة أجريت في IEEE المعاملات على الروبوتات.

واستلهم المشروع من قبل 2009 “معجزة على نهر هدسون,” عندما الخطوط الجوية الطيران الولايات المتحدة 1549 ضرب سرب من الاوز بعد وقت قصير من اقلاعها اضطر الطيارين وتشيسلي سولنبيرغر وجيفري Skiles على الهبوط في نهر هدسون قبالة مانهاتن.

“الركاب على الرحلة 1549 تم حفظها فقط لأن الطيارين كانوا مهرة جدا,” يقول سون جو تشونغ, وهو أستاذ مشارك في الباحث العلمي الطيران وبرين في شعبة الهندسة والعلوم التطبيقية، فضلا عن عالم أبحاث JPL, والباحث الرئيسي في المشروع الرعي بدون طيار. “مما جعلني أعتقد أن في المرة القادمة قد لا يكون هذا نهاية سعيدة. لذلك بدأت تبحث في سبل لحماية المجال الجوي من الطيور من خلال الاستفادة من المناطق بحثي في ​​الحكم الذاتي والروبوتات.”

ائتمان: قريبا جو تشونغ / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

وتشمل الاستراتيجيات الحالية للسيطرة على المجال الجوي بتعديل البيئة المحيطة لجعلها أقل جاذبية للطيور, باستخدام الصقور المدربة لتخويف أسراب من, أو حتى تجريب طائرة بدون طيار لتخويف الطيور. ويمكن لهذه الاستراتيجيات أن يكون مكلفا أو في حالة للتجريب ناحية الطائرات بدون طيار، لا يمكن الاعتماد عليها, يقول تشونغ, من هو الباحث في مركز معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لأنظمة الحكم والتكنولوجيا.

“عندما رعي الطيور بعيدا عن المجال الجوي, عليك أن تكون حذرا جدا في كيفية وضع الطائرات بدون طيار بك. لو كان بعيدا جدا, انها لن تتحرك القطيع. واذا وقفت قريبة جدا, هل خطر تشتت القطيع وجعله لا يمكن السيطرة عليها تماما. هذا من الصعب القيام به مع طائرة بدون طيار تجريب.”

يعتمد الرعي على القدرة على إدارة القطيع باعتبارها واحدة, حفظ كيان احتواء معا في حين تحويل اتجاهه من السفر. كل الطيور في سرب يتفاعل مع التغيرات في سلوك الطيور أقرب إليها. رعي الفعال يتطلب وجود تهديد خارجي في هذه الحالة, الطائرة لتضع نفسها في مثل هذه الطريقة التي تشجع الطيور على طول حافة القطيع لإجراء تغييرات بالطبع أن تؤثر ثم الطيور أقرب لهم, الذي يؤثر على الطيور كلما أوغلنا في القطيع, وما إلى ذلك وهلم جرا, حتى يتغير القطيع بأكمله بالطبع. المواقع يجب أن يكون دقيقا, ومع ذلك: إذا كان تهديد خارجي يحصل متحمس جدا، ويندفع في القطيع, سوف الطيور الذعر ويتصرف بشكل فردي, لا جماعي.

في 2013, في حين كان أستاذا مساعدا في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين, تلقى تشونغ على جائزة مؤسسة العلوم الوطنية التوظيف لمعالجة المشكلة. في الأصل, المقصود تشونغ لبناء التوجيه الذاتي, سوف ترفرف الروبوت الذي رحلة تحاكي تلك التي الصقر, كشف أن تصميم bioinspired من شأنه أن يجعل حتى أكثر فعالية ذلك في السيطرة على أسراب من خلال تقديم لهم تهديدا الطبيعي ما يبدو. في حين أن العمل في هذا الاتجاه لم تسفر عن نمط جديد تماما من دون طيار، و “بات بوت” أن تشونغ كشف في عام 2017، وجد أن quadrotor بدون طيار قبالة الجاهزة للاستخدام مثلما كان فعالا في الطيور الرعي.

لتعليم بدون طيار لقطيع مستقل, تشونغ وزملاؤه, بما في ذلك أديتيا بارانجابي من إمبريال كوليدج لندن, واحد من طلاب الدراسات العليا السابق, درس والمستمدة من نموذج رياضي يتدفقون ديناميكية لوصف كيفية بناء والحفاظ على قطعان تشكيلات, كيف الرد على التهديدات على طول حافة القطيع, وكيف ثم التواصل هذا التهديد من خلال القطيع. يحسن عملهم على خوارزميات مصممة لرعي الأغنام, التي تحتاج فقط للعمل في بعدين, بدلا من ثلاث.

“درسنا بعناية ديناميات القطيع والتفاعل بين قطعان والمطاردون لتطوير خوارزمية الرعي سليمة رياضيا يضمن نقل الآمن للقطعان باستخدام طائرات بدون طيار مستقلة,” يقول Kyunam كيم, باحث ما بعد الدكتوراه في مجال الطيران في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وشارك في تأليف ورقة IEEE.

مرة واحدة كانت قادرة على توليد وصفا الرياضي من السلوكيات يتدفقون, الباحثون عكس هندستها لنرى بالضبط كيف تقترب من التهديدات الخارجية سوف يتم الرد من قبل قطعان, ومن ثم تستخدم تلك المعلومات لإنشاء خوارزمية الرعي الجديدة التي تنتج مسارات الطيران مثالية للطائرات بدون طيار واردة لنقل القطيع بعيدا عن أجواء المحمية دون تفريق عليه.

“ركزت في بحثي السابق على المركبات الفضائية والطائرات بدون طيار أسراب, التي تحولت إلى أن تكون ذات صلة المدهش لهذا المشروع,” يقول تشونغ.

اختبر فريق الخوارزمية على سرب من الطيور قرب حقل في كوريا ووجدت أن طائرة بدون طيار واحد يمكن أن تبقي قطيع من عشرات الطيور للخروج من المجال الجوي المعينة. فعالية خوارزمية يقتصر فقط على عدد وحجم الطيور واردة, يقول تشونغ, مضيفا أن الفريق يخطط لاستكشاف سبل لتوسيع نطاق المشروع تصل لطائرات بدون طيار متعددة التعامل مع أسراب متعددة.

مصدر:

HTTP://www.caltech.edu, روبرت بيركنز