Oboroženi z drobnimi laserji za oči lahko roji zmanjšanih robotskih dronov kmalu oprašijo poljščine, poiščejo preživete zgradbe preživelih ali izvedejo meritve kakovosti zraka na velikih površinah.
Leta 2012 so raziskovalci z univerze Harvard postavili naslove, ko so izstrelili robotsko žuželko, tehtano le miligrame, in opazovali, kako uspešno leti in pristane; leto kasneje je lahko sledil vnaprej programirani poti. Od takrat se je RoboBee naučil plavati, vendar je še vedno velik razkorak v njegovih sposobnostih: ne more učinkovito videti.
Raziskovalci z Univerze v Buffalu in Univerze na Floridi si prizadevajo, da bi to spremenili. V naslednjih treh letih Karthik Dantu iz Buffala in Sanjeev Koppal na Floridi s pomočjo nepovratnih sredstev v višini 1, 1 milijona dolarjev preizkušata načine, kako skrčiti tehnologijo, uporabljeno pri lidarju, ali zaznavanje in razsvetljavo svetlobe, da bi le malo brezpilotne naprave, da se lahko usmerijo v cilj, ne da bi ga tam vodil človeški operater. Bili bi kot Googlov samovozeči avtomobil, le tisočkrat manjši.
"Za inteligentno vedenje smo potrebovali senzor globine, " pravi Koppal. "Ko smo razmišljali, katere tehnike bi lahko uporabili, je bil lidar na vrhu seznama."
Lidar, razvit v šestdesetih letih prejšnjega stoletja po izumu laserja, deluje tako kot radar ali sonar, vendar s svetlobo. Lidar s pulziranjem nizov nevidnih žarkov svetlobe v okolico ustvari podrobno sliko okolja, ki temelji na svetlobi, odbijeni nazaj do njenih senzorjev. Lidar lahko uporablja svetlobo na vidni, ultravijolični in blizu infrardeči valovni dolžini za slikanje, krajše valovne dolžine pa omogočajo merjenje delcev, tako majhnih kot aerosol v zraku.
Toda najmanjši komercialni sistem lidar tehta 830 gramov ali skoraj dva kilograma, medtem ko je robotska čebela le 80 miligramov - lažja od majhne sponke za papir. Z drugimi besedami, ustvarjanje zmogljivosti mikrolidara zahteva krčenje ravni Ant-Man.
Običajnih kamer ni mogoče uporabiti, pojasnjuje Dantu, saj so roboti le premajhni - globinsko zaznavanje s kamerami zahteva, da so razmaknjeni na minimalni razdalji, kot so oči, in na dronu ni takšne sobe. Zajem in analiza svetlobnih žarkov za zaznavanje razdalje in globine je bila logična pot, saj se zanaša na zbiranje svetlobe iz katere koli smeri. Poleg tega kamere in obdelava slik porabijo veliko moči, kar je tudi pri RoboBeesu zelo ugodno. Približno 97 odstotkov celotnega proračuna moči na krovu robota čebele porabi za letenje; računalniški in zaznavni sistemi se borijo z ostalimi sistemi za ostanke.
Koppal z nepovratnimi sredstvi oblikuje nove lahke senzorje, Dantu pa dela na matematičnih algoritmih, da bi ti senzorji pomagali najbolje uporabiti podatke, ki jih zbirajo. Koppalov kolega na Floridi, Huikai Xie, dela na gradnji potrebnih laserskih oddajnikov.
Najprej bodo raziskovalci uporabili ogledalo s širokokotno optiko na dronu za zbiranje laserskih impulzov iz oddaljene bazne postaje lidar in natančno prilagodili algoritem senzorjev s temi podatki. Drugi korak je namestitev laserske diode na sam dron, ki se napaja preko privezov na bazno postajo ali baterijo. Od tam je končni cilj, da se vse skupaj napaja.
(Microbiotics Lab, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences in Inštitut Wyss za biološko navdihnjeno inženirstvo) Mikrolidar lahko uporabimo v endoskopskih sondah, orodjih, podobnih paličicam, ki se uporabljajo med operacijami, ki trenutno uporabljajo ultrazvok za vizualizacijo notranjih organov in telesnih struktur. Cel roj robotskih čebel je lahko spremljal onesnaževanje zraka, vremenske razmere ali prometne vzorce na velikem območju. Vsaka disciplina, ki trenutno uporablja lidar, bi lahko koristila, vključno s topografskim zemljevidom, odkrivanjem potresnih napak, prepoznavanjem neodkritih nahajališč mineralov, arhitekturnim načrtovanjem in vzdrževanjem kanalizacije.
Čeprav se Dantu in Koppal osredotočata na vzpostavitev uspešnega lidar sistema, ki bo zgrajen za drona, o tem, kako se bodo podatki zbirali in obdelovali, so ovira, o kateri pogosto razpravljajo. Čebela ali roj čebel lahko del obdelave podatkov opravi sam, pa tudi skupaj prenaša podatke prek kodiranih svetlobnih impulzov na bazno postajo za poglobljeno računanje.
Michael Olsen, izredni profesor geomatike na Oregon State University, sodeluje z lidarjem, da preučuje topografijo in kartiranje terena, pri čemer uporablja predvsem zemeljske skenerje za pregled obalne erozije, varnosti mostov in potresnega inženiringa. Pravi, da je pomanjkanje sposobnosti za zbiranje celotnega nabora podatkov velika omejitev pri običajnih lidarskih sistemih.
"Neizogibno imamo vrzeli v svojih podatkih zaradi omejitve vida, " pravi Olsen. "Ti RoboBeji bi lahko bili zelo koristni, če bi pomagali zapolniti nekatere od teh vrzeli, da bi ustvarili popolnejši model. Zmanjšanje števila aktivnih laserskih sistemov, kot je lidar, je velik izziv, kar se raziskovalcev loteva tukaj, je povsem nova lestvica. Sliši se, kot da so našli nekaj zelo zanimivih rešitev glede omejitev moči, teže in velikosti. "
Popolnoma zaveden, lahko je roj mikrobarskih čebeljih brezpilotnih letal letal okoli dreves v gostem gozdu, da bi lažje zajel strukturo vsakega drevesa ali pod oporniki mostu, ki jih je težko narediti z običajnimi tehnikami.
Medtem ko se lidar trenutno uporablja za raziskave in industrijske namene, ima lahko mikrolidar številne domače ali medicinske namene. Hišni lovci bi lahko imeli dostop do celotnega 3D upodabljanja stanovanja na prodaj in vedeli natančne dimenzije prostorov, da bi načrtovali, kako se lahko pohištvo prilega. Iskalne in reševalne misije bi se lahko združile skozi majhne prostore znotraj porušenih struktur. Domači sistemi bi lahko zaznali, ali nekaj ni na mestu ali manjka, ali stopnjo, v kateri se je zemlja premaknila po plazu ali potresu. Bodybuilderji ali iskalci hujšanja bi lahko redno in podrobno pregledali svoje telo, da bi vedeli, kakšen je napredek.
Dantu in Koppal priznavata, da je tovrstnih aplikacij v prihodnosti še veliko, a da je praktična narava tehnologije obetavna.
"Če lahko na RoboBeeju naredite nekaj, lahko to storite kjer koli, " pravi Koppal. „Mikrolidar lahko deluje tam, kjer se redno uporablja lidar. V kmetijstvu in industriji obstajajo vse vrste aplikacij, kjer ljudje že uporabljajo lidar za preslikavo tovarniške površine ali kmetije. V mnogih primerih so manjši in cenejši samo boljši. "
In ne pozabite, ti laserji niso močni zaporniki. RoboBees jih ne bo uporabljal za delitev in osvajanje - samo za bolj natančen pogled na svet okoli sebe.
