Kicsi, a szem számára lézerrel felszerelt kiszerelő robot-drónok rajta hamarosan képesek lehetnek a növények beporzása, az összeomlott épületek átkutatása a túlélők számára vagy a levegő minőségének mérése nagy területeken.
2012-ben a Harvard Egyetem kutatói címsorokat készítettek, amikor csak egy milligramm súlyú robot rovart dobtak el, és figyelték, ahogy sikeresen repül és leszáll; egy évvel később előre tudott programozni az utat. Azóta a RoboBee megtanulta úszni, de képességei között még mindig van nagy különbség: hatékonyan nem látja.
A Buffalo Egyetem és a Floridai Egyetem kutatói ennek megváltoztatására törekszenek. A következő három évben a Nemzeti Tudományos Alapítvány 1, 1 millió dolláros támogatásával a Kaffik Dantu (Buffalo) és a Sanjeev Koppal (floridai) teszteli a lidarban alkalmazott technológia csökkentésének, vagy a fénydetektálásnak és a távolságnak a megkönnyítését. drones az a képesség, hogy egy cél felé navigáljon anélkül, hogy egy emberi operátor vezetne oda. Olyanok lennének, mint a Google önhajtó autó, csak ezerszer kisebbek.
„Szükségünk volt egy mélységérzékelőre az intelligens viselkedés érdekében” - mondja Koppal. "Amikor arra gondoltuk, hogy milyen technikákat alkalmazhatunk, az lidar volt a lista tetején."
Az 1960-as években a lézer feltalálása után kifejlesztett lidar ugyanúgy működik, mint a radar vagy a szonár, de a fény. A láthatatlan fénysugarak sorozatának a környékbe történő behúzásával a lidar részletes képet készít a környezetről az érzékelőkhöz visszatérő fény alapján. A Lidar felhasználhatja a fényt a látható, ultraibolya és közeli infravörös hullámhosszon a képalkotáshoz, és a rövidebb hullámhosszok lehetővé teszik olyan apró részecskék mérését, mint a levegőben lévő aeroszolok.
De a legkisebb kereskedelmi lidar rendszer súlya 830 gramm, vagyis közel két font, míg a robotméh csupán 80 milligramm - könnyebb, mint egy kis gemkapocs. Más szavakkal, a mikrolidráló képesség létrehozásához Ant-Man szintű zsugorodásra van szükség.
A hagyományos kamerákat nem lehetett használni - magyarázza Dantu, mivel a robotok túl kicsik - a kamerák mélységének észlelése megköveteli, hogy a távolságok távolságra legyenek egymástól, mint például a szem, és a drónon nincs ilyen hely. A fénysugarak rögzítése és elemzése a távolság és a mélység észlelése érdekében volt a logikus út, mivel bármilyen irányú fénygyűjtésre támaszkodik. Ráadásul a kamerák és a képfeldolgozás sok energiát fogyasztanak, ami szintén prémium a RoboBees-nél. A robotméhek teljes energiaköltségének körülbelül 97% -át repülés útján fogyasztják; A számítástechnikai és érzékelő rendszerek harcolni tudnak a többi rendszerrel a maradékért.
A támogatásban Koppal új könnyű érzékelőket tervez, és Dantu matematikai algoritmusokon dolgozik, hogy segítse ezeket az érzékelőket a gyűjtött adatok legjobb felhasználásában. A floridi Koppal kollégája, Huikai Xie a szükséges lézersugárzók felépítésén dolgozik.
Először a kutatók széles látószögű optikával ellátott tükröt használnak a drónon, hogy összegyűjtsék a lézerimpulzusokat egy távoli lidar bázisállomástól, és finomhangolják az érzékelők megfelelő algoritmusát ezekkel az adatokkal. A második lépés egy lézerdióda felszerelése magára a drónra, amelyet tápfeszültséggel táplálnak egy bázisállomáshoz vagy akkumulátorhoz. Innentől kezdve a végső cél az, hogy mindent belsőleg megkapja.
(Microbiotics Lab, Harvard John A. Paulson Műszaki és Alkalmazott Tudományok Iskolája és a Wyss Intézet a biológiailag ihletett mérnökök számára) A Microlidar alkalmazható endoszkópos szondákban, a műtét során használt pálcaszerű eszközökben, amelyek jelenleg ultrahanggal működnek a belső szervek és a test felépítésének megjelenítésére. A robotméhek teljes rajta nagy területen megfigyelhető volt a légszennyezés, az időjárás vagy a forgalom. Bármely tudományág, amely jelenleg a lidar-t alkalmazza, potenciálisan profitálhat, ideértve a topográfiai feltérképezést, a szeizmikus hibák észlelését, a fel nem fedezett ásványi lelőhelyek azonosítását, az építészeti tervezést és a szennyvízcsatorna karbantartását.
Noha Dantu és Koppal arra koncentrál, hogy életképes lidar rendszert építsenek fel a drón számára, az adatok gyűjtésének és feldolgozásának akadálya az, hogy gyakran tárgyalják. A méhek vagy a méhek önmagukban képesek elvégezni az adatfeldolgozás egy részét, valamint az adatok kódolt fényimpulzusokon keresztül történő együttes továbbításával a bázisállomáshoz a mélyebb számítás céljából.
Michael Olsen, az Oregon Állami Egyetem geomatikai egyetemi docens, lidar-rel dolgozik a topográfia és a tereptérképezés tanulmányozására, elsősorban földi szkennerekkel vizsgálva a part menti eróziót, a hidak biztonságát és a földrengésmérnököket. Azt mondja, hogy a hagyományos lidar rendszerekkel szemben nagy nehézség a teljes adatkészlet összegyűjtésének képessége.
"Elkerülhetetlenül hiányosak az adatok adataink miatt a látóhatár korlátozásai miatt" - mondja Olsen. „Ezek a RoboBee-k potenciálisan nagyon hasznosak lehetnek, ha segítenek kitölteni ezeket a hiányosságokat egy teljesebb modell elõállítása érdekében. Az aktív lézerrendszer, például a lidar méretének csökkentése meglehetősen nagy kihívás, és a kutatók itt egy teljesen új skálán foglalkoznak. Úgy tűnik, nagyon érdekes megoldásokat találtak a teljesítmény-, súly- és méretkorlátozásokra. ”
Teljesen megvalósulva, egy mikrolidrálással felszerelt méhherék egy repülhet egy sűrű erdőben lévő fák körül, hogy jobban megragadja az egyes fák szerkezetét, vagy akár egy híd alján is, a szokásos technikákkal nehéz elvégezni.
Míg a lidart jelenleg kutatási és ipari célokra használják, a microlidar-nak számos otthoni vagy orvosi felhasználása lehet. A ház vadászai hozzáférhetnek egy eladó ház teljes 3D megjelenítéséhez, és megismerhetik a helyiségek pontos méreteit, hogy megtervezhessék, hogy a bútorok hogyan illenek be. A kutatási és mentési missziók átfuthatnak az összeomlott szerkezetek kis terein. Az otthoni rendszerek felismerhetik, hogy valami nincs-e helyben vagy hiányzik-e, vagy hogy a föld mennyire változott meg földcsuszamlás vagy földrengés után. A testépítők vagy a fogyáskeresők rendszeresen és részletesen átvizsgálhatják testüket, hogy megismerjék az előrehaladás mértékét.
Dantu és Koppal beismeri, hogy az ilyen alkalmazásoknak még sok éve van a jövőben, ám a technológia gyakorlati jellege ígéretes.
"Ha meg tudsz csinálni valamit a RoboBee-n, akkor bárhol megteheted" - mondja Koppal. „A Microlidar mindenhol működhet, ahol a szokásos lidart használják. A mezőgazdaságban és az iparban mindenféle alkalmazás létezik, ahol az emberek már használják a lidar eszközt a gyárpadló vagy a gazdaság feltérképezésére. Sok esetben a kisebb és olcsóbb is egyszerűbb. ”
És ne feledje, ezek a lézerek nem nagy teljesítményű zapperok. A RoboBees nem osztja és meghódítja őket - csak azért, hogy pontosabb képet kapjon a körülöttük lévő világról.
