Flotoj de virabeloj povus helpi serĉojn pri perditaj migrantoj: Sistemo permesas al virabeloj kunlabore esplori terenon sub dikaj arbaraj kanopeoj kie GPS-signaloj estas nefidindaj.

Trovi perditajn migrantojn en arbaroj povas esti malfacila kaj longa procezo, ĉar helikopteroj kaj virabeloj ne povas ekvidi tra la dika arba kanopeo. Lastatempe, oni proponis, ke aŭtonomaj virabeloj, kiu povas balanciĝi kaj teksi tra arboj, povus helpi ĉi tiujn serĉojn. Sed la GPS-signaloj uzataj por gvidi la aviadilon povas esti nefidindaj aŭ neekzistantaj en arbaraj medioj. En artikolo prezentita ĉe la Internacia Simpozio pri Eksperimenta Robotiko-konferenco venontsemajne, Esploristoj de MIT priskribas aŭtonomian sistemon por aro de virabeloj por kunlabore serĉi sub densaj arbaraj kanopeoj.. La virabeloj uzas nur surŝipan komputadon kaj sendratan komunikadon - neniu GPS necesa.

Esploristoj de MIT priskribas aŭtonomian sistemon por aro de virabeloj por kunlabore serĉi sub densaj arbaraj kanopeoj uzante nur surŝipan komputadon kaj sendratan komunikadon - neniu GPS necesa..

Bildoj: Melanie Gonic

Ĉiu aŭtonoma quadrotor-virabelo estas ekipita per laser-telemetrotroviloj por pozicia taksado, lokalizo, kaj vojplanado. Dum la virabelo ĉirkaŭflugas, ĝi kreas individuan 3-D mapon de la tereno. Algoritmoj helpas ĝin rekoni neesploritajn kaj jam serĉitajn lokojn, do ĝi scias kiam ĝi estas plene mapita areo. Eksterborda grunda stacio kunfandas individuajn mapojn de multoblaj virabeloj en tutmondan 3-D mapon kiu povas esti monitorita fare de homaj savantoj..

En reala mondo efektivigo, kvankam ne en la nuna sistemo, la virabeloj venus ekipitaj per objektodetekto por identigi mankantan migranton. Kiam troviĝas, la virabelo etikedus la lokon de la migranto sur la tutmonda mapo. Homoj tiam povus uzi ĉi tiujn informojn por plani sav-mision.

“Esence, ni anstataŭigas homojn per aro de virabeloj por fari la serĉan parton de la serĉ-kaj-savo-procezo pli efika.,” diras la unua aŭtoro Yulun Tian, gradstudanto en la Sekcio de Aeronaŭtiko kaj Astronaŭtiko (AeroAstro).

La esploristoj testis plurajn virabelojn en simulaĵoj de hazarde generitaj arbaroj, kaj testis du virabelojn en arbarkovrita areo ene de Langley Research Center de NASA. En ambaŭ eksperimentoj, ĉiu virabelo mapis ĉirkaŭ 20-kvadratmetran areon en proksimume du ĝis kvin minutoj kaj kunlabore kunfandis siajn mapojn en reala tempo. La virabeloj ankaŭ funkciis bone laŭ pluraj metrikoj, inkluzive de totala rapideco kaj tempo por kompletigi la mision, detekto de arbaraj trajtoj, kaj preciza kunfandado de mapoj.

Kunaŭtoroj en la papero estas: Katherine Liu, doktora studento en la Laboratorio pri Komputado kaj Artefarita Inteligenteco de MIT (CSAIL) kaj AeroAstro; Kyel Bone, doktora studento en CSAIL kaj la Sekcio de Elektrotekniko kaj Komputado; Loc Tran kaj Danette Allen de la NASA Langley Esplorcentro; Nikolao Roy, profesoro de AeroAstro kaj esploristo de CSAIL; kaj Jonathan P. Kiel, la Richard Cockburn Maclaurin Profesoro de Aeronaŭtiko kaj Astronaŭtiko.

Esplorado kaj mapado

Sur ĉiu virabelo, la esploristoj muntis LIDAR-sistemon, kiu kreas 2-D skanadon de la ĉirkaŭaj malhelpoj pafante laserajn radiojn kaj mezurante la reflektitajn pulsojn.. Ĉi tio povas esti uzata por detekti arbojn; tamen, al virabeloj, individuaj arboj aperas rimarkinde similaj. Se virabelo ne povas rekoni difinitan arbon, ĝi ne povas determini ĉu ĝi estas jam esplorita areo.

The researchers programmed their drones to instead identify multiple trees’ orientations, kiu estas multe pli karakteriza. Kun ĉi tiu metodo, kiam la LIDAR-signalo resendas areton da arboj, algoritmo kalkulas la angulojn kaj distancojn inter arboj por identigi tiun areton. "Virabeloj povas uzi tion kiel unikan subskribon por diri ĉu ili antaŭe vizitis ĉi tiun areon aŭ ĉu ĝi estas nova areo.,” Tian diras.

Ĉi tiu trajto-detekta tekniko helpas al la terstacio precize kunfandi mapojn. La virabeloj ĝenerale esploras areon en bukloj, produktante skanaĵojn dum ili iras. La grunda stacio ade monitoras la skanaĵojn. Kiam du virabeloj rondiras al la sama aro de arboj, la terstacio kunfandas la mapojn kalkulante la relativan transformon inter la virabeloj, kaj tiam kunfandi la individuajn mapojn por konservi konsekvencajn orientiĝojn.

"Kalkuli tiun relativan transformon diras al vi kiel vi devus vicigi la du mapojn tiel ke ĝi respondas al precize kiel la arbaro aspektas.,” Tian diras.

En la surtera stacidomo, robotnaviga softvaro nomita "samtempa lokalizo kaj mapado" (SLAM) - kiu ambaŭ mapas nekonatan areon kaj konservas trakon de agento ene de la areo - uzas la LIDAR-enigaĵon por lokalizi kaj kapti la pozicion de la virabeloj. Ĉi tio helpas ĝin kunfandi la mapojn precize.

La fina rezulto estas mapo kun 3-D terenaj trajtoj. Arboj aperas kiel blokoj de koloraj nuancoj de blua ĝis verda, depende de alteco. Neesploritaj areoj estas malhelaj sed griziĝas dum ili estas mapitaj de virabelo. Enŝipa padoplana programaro diras al virabelo ĉiam esplori ĉi tiujn malhelajn neesploritajn areojn dum ĝi flugas ĉirkaŭe. Produkti 3-D mapon estas pli fidinda ol simple ligi fotilon al virabelo kaj monitori la videofluon., Tian diras. Transdonado de video al centra stacio, ekzemple, postulas multan bendolarĝon, kiu eble ne estas disponebla en arbarkovritaj areoj.

Pli efika serĉado

Ŝlosila novigado estas nova serĉstrategio, kiu lasas la virabelojn pli efike esplori areon. Laŭ pli tradicia aliro, virabelo ĉiam serĉus la plej proksiman eblan nekonatan areon. Tamen, tio povus esti en iuj ajn direktoj de la nuna pozicio de la virabelo. La virabelo kutime flugas mallongan distancon, kaj poste haltas por elekti novan direkton.

"Tio ne respektas dinamikon de virabelo [movado],” Tian diras. “Ĝi devas halti kaj turniĝi, do tio signifas, ke ĝi estas tre malefika laŭ tempo kaj energio, kaj vi ne povas vere akiri rapidecon."

Anstataŭe, la virabeloj de la esploristoj esploras la plej proksiman eblan areon, konsiderante ilian nunan direkton. Ili kredas, ke ĉi tio povas helpi la virabelojn konservi pli konsekvencan rapidecon. Ĉi tiu strategio - kie la virabelo emas vojaĝi laŭ spirala ŝablono - kovras serĉareon multe pli rapide. “En serĉaj kaj savaj misioj, tempo estas tre grava,” Tian diras.

En la papero, la esploristoj komparis sian novan serĉstrategion kun tradicia metodo. Kompare kun tiu bazlinio, la strategio de la esploristoj helpis al la virabeloj kovri signife pli da areo, kelkajn minutojn pli rapide kaj kun pli altaj averaĝaj rapidecoj.

Unu limigo por praktika uzo estas ke la virabeloj ankoraŭ devas komuniki kun eksterborda grunda stacio por mapo kunfandado.. En ilia subĉiela eksperimento, la esploristoj devis instali sendratan enkursigilon, kiu konektis ĉiun dronon kaj la surteran stacion. Estontece, ili esperas desegni la virabelojn por komuniki sendrate kiam ili alproksimiĝas unu al la alia, kunfandi iliajn mapojn, kaj tiam tranĉi komunikadon kiam ili disiĝas. La surtera stacio, en tiu kazo, estus uzata nur por monitori la ĝisdatigitan tutmondan mapon.

Fonto: http://novaĵoj.mit.edu, ne estis la scio ĉu vi havis la materialojn aŭ presan teknologion por ebligi ĉi tion