Engenheiros da Caltech ter ensinado um Drone para agrupar todo um bando de pássaros longe de Aeroportos

Engenheiros da Caltech desenvolveram um novo algoritmo de controle que permite que um único robô para agrupar todo um bando de pássaros longe do espaço aéreo de um aeroporto. O algoritmo é apresentado em um estudo em IEEE Transactions on Robotics.

O projeto foi inspirado pela 2009 “Milagre no Hudson,” quando US Airways Flight 1549 atingiu um bando de gansos logo após a decolagem e os pilotos Chesley Sullenberger e Jeffrey Skiles foram obrigados a pousar no rio Hudson off Manhattan.

“Os passageiros do vôo 1549 só foram salvos porque os pilotos eram tão qualificados,” diz Soon-Jo Chung, um professor adjunto da indústria aeroespacial e Bren Scholar na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas, bem como um cientista de pesquisa JPL, e o investigador principal no projeto de pastoreio zangão. “Isso me fez pensar que da próxima vez pode não ter um final feliz. Então eu comecei a olhar para formas de proteger o espaço aéreo de aves, aproveitando minhas áreas de pesquisa em autonomia e robótica.”

Crédito: Soon-Jo Chung / Caltech

As estratégias atuais para o controle do espaço aéreo incluem modificando o ambiente circundante para torná-lo menos atraente para os pássaros, usando falcões treinados para assustar rebanhos off, ou até mesmo pilotar um drone para assustar as aves. Estas estratégias podem ser caro ou-no caso do pilotado mão-robô-confiável, diz Chung, que é um pesquisador no Centro de Caltech para Sistemas Autônomos e Tecnologias.

“Quando pastoreando as aves longe de um espaço aéreo, você tem que ter muito cuidado em como você posicionar seu zangão. Se é muito longe, ele não vai mover o rebanho. E se ficar muito perto, você corre o risco de dispersão do rebanho e tornando-se totalmente incontrolável. Isso é difícil de fazer com um drone pilotado.”

Reunindo conta com a capacidade de gerenciar um rebanho como um único, contido entidade mantendo-lo juntos enquanto mudando sua direção de viagem. Cada pássaro em um rebanho reage às mudanças no comportamento das aves mais próximo a ele. pastoreio eficaz requer uma ameaça-in externo neste caso, o drone-se posicionar de tal forma que ela encoraja as aves ao longo da borda de um rebanho de fazer mudanças de curso que, em seguida, afetam as aves mais próximo a eles, que afetam as aves mais para dentro do rebanho, e assim por diante, até que todo o rebanho muda de curso. O posicionamento tem de ser preciso, Contudo: se a ameaça externa fica muito zeloso e corre para o rebanho, os pássaros vão entrar em pânico e agir individualmente, não coletivamente.

Em 2013, enquanto ele era um professor assistente na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, Chung recebeu um prêmio National Science Foundation CARREIRA para resolver o problema. Originalmente, Chung destina-se a criar um auto-guiado, batendo robô cujo vôo seria imitar a de um falcão, imaginando que o projeto bioinspirado iria tornar ainda mais eficazes no controle de rebanhos apresentando os com uma ameaça natural aparente. Enquanto o trabalho nessa direção deu um estilo totalmente novo de robô-o “Bat Bot” que Chung revelado em 2017, ele descobriu que um quadrotor zangão off-the-shelf foi tão eficaz em aves de pastoreio.

Para ensinar o drone para agrupar de forma autônoma, Chung e seus colegas, incluindo Aditya Paranjape, do Imperial College London, um de seus ex-alunos de pós-graduação, estudada e derivou um modelo matemático da reunindo dinâmica para descrever como rebanhos construir e manter formações, como eles respondem a ameaças ao longo da borda do rebanho, e como eles, em seguida, comunicar essa ameaça através do rebanho. Seu trabalho melhora em algoritmos projetados para pastorear ovelhas, que apenas necessário para trabalhar em duas dimensões, em vez de três.

“Estudamos cuidadosamente dinâmica rebanho e interação entre rebanhos e perseguidores para desenvolver um algoritmo de pastoreio matematicamente som que garante a transferência segura dos rebanhos usando drones autônomos,” diz Kyunam Kim, pós-escolar na indústria aeroespacial no Caltech e um co-autor do papel IEEE.

Uma vez que eles foram capazes de gerar uma descrição matemática de comportamentos flocagem, os pesquisadores engenharia reversa para ver exatamente como se aproximar ameaças externas seria respondido pelo rebanhos, e depois usou essa informação para criar um novo algoritmo de pastoreio que produz rotas de voo ideais para drones de entrada para mover o rebanho longe de um espaço aéreo protegido sem dispersá-lo.

“Minha pesquisa anterior focada em naves espaciais e drones enxames, que acabou por ser surpreendentemente relevantes para este projecto,” Chung diz.

A equipe testou o algoritmo em um bando de pássaros perto de um campo na Coréia e descobriram que um único robô poderia manter um rebanho de dezenas de aves fora de um espaço aéreo designado. A eficácia do algoritmo é limitado apenas pelo número e tamanho das aves que entram, Chung diz, acrescentando que a equipe pretende explorar formas para aumentar a escala do projeto para vários drones que lidam com vários efectivos.

Fonte:

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