Los ingenieros de Caltech han enseñado un avión no tripulado para arrear una bandada de aves de los aeropuertos

Los ingenieros de Caltech han desarrollado un nuevo algoritmo de control que permite que un solo avión no tripulado para pastorear un rebaño entero de las aves de distancia del espacio aéreo de un aeropuerto. El algoritmo se presenta en un estudio en el IEEE Transactions on Robotics.

El proyecto se inspiró en el 2009 “Milagro en el Hudson,” cuando el vuelo de US Airways 1549 tocado una bandada de gansos poco después del despegue y los pilotos Chesley Sullenberger y Jeffrey Skiles se vieron obligados a aterrizar en el río Hudson en las afueras de Manhattan.

“Los pasajeros del vuelo 1549 Sólo se salvaron porque los pilotos estaban tan hábil,” Pronto dice Jo-Chung, profesor asociado de la industria aeroespacial y Bren Académico de la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, así como investigador científico del JPL, y el investigador principal del proyecto de pastoreo avión no tripulado. “Me hizo pensar que la próxima vez podría no tener un final feliz. Así que me puse a buscar en las formas de proteger el espacio aéreo de las aves mediante el aprovechamiento de mis áreas de investigación en la autonomía y la robótica.”

Crédito: Pronto-Jo Chung / Caltech

Las estrategias actuales para controlar el espacio aéreo incluyen modificar el ambiente circundante para que sea menos atractivo para las aves, el uso de halcones adiestrados para asustar a los rebaños fuera, o incluso pilotar un avión no tripulado para asustar a los pájaros. Estas estrategias pueden ser costosas o -en el caso de la pilotado a mano drone poco fiable, dice Chung, que es investigador en el Centro de Caltech de Sistemas y Tecnologías Autónomas.

“Cuando el pastoreo pájaros lejos de un espacio aéreo, usted tiene que ser muy cuidadosos en la forma en que la posición de su avión no tripulado. Si es demasiado lejos, que no se mueva el rebaño. Y si se acerca demasiado, corre el riesgo de dispersión del rebaño y lo que es completamente incontrolable. Eso es difícil de hacer con un avión no tripulado pilotado.”

Pastoreo se basa en la capacidad de manejar un rebaño como una sola, contenida entidad de mantenimiento juntos al tiempo que cambia su sentido de la marcha. Cada pájaro en una bandada reacciona a los cambios en el comportamiento de las aves más cercana a ella. pastoreo eficaz requiere una amenaza, en este caso externa, el zumbido-posicionarse de tal manera que alienta a las aves a lo largo del borde de una bandada de hacer cambios de rumbo que luego afectan a las aves más cercana a ellos, que afecta a las aves más en el rebaño, y así, hasta que todo el rebaño cambia de rumbo. El posicionamiento tiene que ser precisa, sin embargo: si la amenaza externa se pone demasiado celoso y se precipita en el rebaño, las aves entren en pánico y actuar individualmente, no colectivamente.

En 2013, mientras que él era un profesor asistente en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Chung recibió un premio de la National Science Foundation de carrera para abordar el problema. Originalmente, Chung pretende construir un autoguiado, aleteo robot cuyo vuelo imitaría a la de un halcón, pensando que el diseño bioinspirado haría aún más eficaz para controlar los rebaños por su presentación con una amenaza natural aparente. Mientras que el trabajo en esa dirección dió un completamente nuevo estilo de drone-la “Bat Bot” Chung que dio a conocer en 2017, se encontró con que un avión no tripulado quadrotor off-the-shelf era igual de eficaz en la cría de aves.

Para enseñar el zumbido de rebaño de forma autónoma, Chung y sus colegas, incluyendo Aditya Paranjape del Imperial College de Londres, uno de sus antiguos estudiantes graduados, estudiado y derivados de un modelo matemático de la dinámica que acuden a describir cómo construir y mantener rebaños formaciones, cómo responden a las amenazas a lo largo del borde de la manada, y la forma en que se comunican a través de la amenaza que el rebaño. Su trabajo mejora en algoritmos diseñados para la cría de ovejas, que sólo es necesario trabajar en dos dimensiones, en lugar de tres.

“cuidadosamente estudiamos la dinámica de rebaño y la interacción entre los rebaños y perseguidores para desarrollar un algoritmo de pastoreo matemáticamente sonido que garantiza el traslado seguro de los rebaños utilizando aviones no tripulados autónomos,” Kim dice Kyunam, investigador postdoctoral en la industria aeroespacial en Caltech y un co-autor del trabajo IEEE.

Una vez que fueron capaces de generar una descripción matemática de los comportamientos que se reúnen, los investigadores de ingeniería inversa para ver exactamente cómo acercarse a las amenazas externas se respondió a por bandadas, y luego se usa esa información para crear un nuevo algoritmo de pastoreo que produce trayectorias de vuelo para aviones entrantes ideales para mover el rebaño lejos de un espacio aéreo protegido y sin dispersarlo.

“Mi investigación anterior se centró en naves espaciales y aviones no tripulados enjambres, que resultó ser sorprendentemente relevante para este proyecto,” Chung dice.

El equipo probó el algoritmo en una bandada de aves cerca de un campo en Corea y se encontró que un solo avión no tripulado podría mantener una bandada de decenas de aves fuera de un espacio aéreo designado. La eficacia del algoritmo sólo está limitado por el número y tamaño de las aves entrantes, Chung dice, añadiendo que el equipo planea explorar formas de ampliar el proyecto para varios aviones no tripulados que se ocupan de múltiples rebaños.

Fuente:

http://www.caltech.edu, por Robert Perkins