Iscriviti ora

Accesso

Password dimenticata

Hai perso la tua password? Inserisci il tuo indirizzo email. Riceverai un link e verrà creata una nuova password via e-mail.

Add postale

Devi effettuare il login per aggiungere post .

Aggiungere domanda

Devi effettuare il login per fare una domanda.

Accesso

Iscriviti ora

Benvenuti a Scholarsark.com! La tua registrazione ti darà accesso a utilizzare più funzionalità di questa piattaforma. È possibile porre domande, contributi o fornire risposte, Guarda i profili di altri utenti e molto altro ancora. Iscriviti ora!

Gli ingegneri del Caltech hanno insegnato a un drone a radunare un intero stormo di uccelli lontano dagli aeroporti

Gli ingegneri del Caltech hanno sviluppato un nuovo algoritmo di controllo che consente a un singolo drone di allontanare un intero stormo di uccelli dallo spazio aereo di un aeroporto. L'algoritmo è presentato in uno studio in Transazioni IEEE sulla robotica.

Il progetto è stato ispirato da 2009 “Miracolo sull'Hudson,” quando il volo US Airways 1549 colpì uno stormo di oche poco dopo il decollo e i piloti Chesley Sullenberger e Jeffrey Skiles furono costretti ad atterrare nel fiume Hudson al largo di Manhattan.

“I passeggeri del volo 1549 furono salvati solo perché i piloti erano così abili,” dice Soon-Jo Chung, un professore associato di aerospaziale e Bren Scholar presso la Divisione di Ingegneria e Scienze Applicate, nonché uno scienziato ricercatore del JPL, e l'investigatore principale del progetto di allevamento dei droni. “Mi ha fatto pensare che la prossima volta potrebbe non avere un lieto fine. Così ho iniziato a cercare modi per proteggere lo spazio aereo dagli uccelli sfruttando le mie aree di ricerca nell’autonomia e nella robotica.”

Pastorizzare

Credito: Presto-Jo Chung/Caltech

Le attuali strategie per il controllo dello spazio aereo includono la modifica dell’ambiente circostante per renderlo meno attraente per gli uccelli, usando falchi addestrati per spaventare gli stormi, o addirittura pilotare un drone per spaventare gli uccelli. Queste strategie possono essere costose o, nel caso del drone pilotato manualmente, inaffidabili, dice Chung, che è un ricercatore presso il Centro per i sistemi e le tecnologie autonome del Caltech.

“Quando si radunano gli uccelli lontano da uno spazio aereo, devi stare molto attento a come posizioni il tuo drone. Se è troppo lontano, non sposterà il gregge. E se si avvicina troppo, rischi di disperdere il gregge e renderlo completamente incontrollabile. È difficile da fare con un drone pilotato.”

La pastorizia si basa sulla capacità di gestire un gregge come un singolo, entità contenuta: tenerla insieme mentre si cambia la direzione di viaggio. Ogni uccello di uno stormo reagisce ai cambiamenti nel comportamento degli uccelli a lui più vicini. Una pastorizia efficace richiede una minaccia esterna, in questo caso, il drone: posizionarsi in modo tale da incoraggiare gli uccelli lungo il bordo dello stormo a effettuare cambiamenti di rotta che poi influenzino gli uccelli più vicini a loro, che colpiscono gli uccelli più lontani nello stormo, e così via, finché l'intero stormo non cambia rotta. Il posizionamento deve essere preciso, tuttavia: se la minaccia esterna diventa troppo zelante e si avventa sul gregge, gli uccelli si faranno prendere dal panico e agiranno individualmente, non collettivamente.

Nel 2013, mentre era professore assistente presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, Chung ha ricevuto un premio alla CARRIERA dalla National Science Foundation per affrontare il problema. Originariamente, Chung intendeva costruire un'autoguida, robot svolazzante il cui volo imiterebbe quello di un falco, immaginando che il design bioispirato lo renderebbe ancora più efficace nel controllare gli stormi presentando loro una minaccia apparentemente naturale. Anche se il lavoro in quella direzione ha prodotto uno stile di drone completamente nuovo: il “Pipistrello-bot” che Chung ha presentato nel 2017: ha scoperto che un drone quadrirotore standard era altrettanto efficace nel radunare gli uccelli.

Insegnare al drone a radunarsi autonomamente, Chung e i suoi colleghi, tra cui Aditya Paranjape dell'Imperial College di Londra, uno dei suoi ex studenti laureati, hanno studiato e derivato un modello matematico della dinamica dello stormo per descrivere come gli stormi costruiscono e mantengono le formazioni, come rispondono alle minacce lungo il confine del gregge, e come poi comunicano quella minaccia attraverso il gregge. Il loro lavoro migliora gli algoritmi progettati per l’allevamento delle pecore, che doveva funzionare solo in due dimensioni, invece di tre.

“Abbiamo studiato attentamente le dinamiche dello stormo e l'interazione tra stormi e inseguitori per sviluppare un algoritmo di pastorizia matematicamente valido che garantisca il trasferimento sicuro degli stormi utilizzando droni autonomi,” dice Kyunam Kim, studioso post-dottorato in ambito aerospaziale al Caltech e coautore dell'articolo IEEE.

Una volta furono in grado di generare una descrizione matematica dei comportamenti di stormo, i ricercatori hanno effettuato l'ingegneria inversa per vedere esattamente come gli stormi avrebbero risposto alle minacce esterne in avvicinamento, e poi ha utilizzato queste informazioni per creare un nuovo algoritmo di herding che produce percorsi di volo ideali per i droni in arrivo per allontanare lo stormo da uno spazio aereo protetto senza disperderlo.

“La mia ricerca precedente si concentrava su veicoli spaziali e sciami di droni, che si è rivelato sorprendentemente rilevante per questo progetto,” Chung dice.

Il team ha testato l’algoritmo su uno stormo di uccelli vicino a un campo in Corea e ha scoperto che un singolo drone poteva tenere uno stormo di dozzine di uccelli fuori da uno spazio aereo designato.. L'efficacia dell'algoritmo è limitata solo dal numero e dalle dimensioni degli uccelli in arrivo, Chung dice, aggiungendo che il team intende esplorare modi per ampliare il progetto per più droni che si occupano di più stormi.


fonte:

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

Di Marie

Lascia un commento