• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Penn -drönare navigerar på egen hand, kan rädda människor från fara

    Dr. Vijay Kumar

    De flygande robotarna som kallas drönare användes i en dramatisk ljusshow för OS-öppningsceremonierna i Sydkorea, exekvera utarbetade rutiner som människor hade programmerat i förväg. Andra drönare styrs av fjärrkontroll, allt från billiga leksaksversioner till de sofistikerade enheterna som används inom militären.

    I ett labb vid University of Pennsylvania, ingenjörer har nu producerat något helt annat:"svärmar" av drönare som kan navigera på egen hand.

    Föreställ dig en besättning av brandmän utanför en brinnande byggnad, kan inte säga om några golv har kollapsat. Eller föreställ dig en kärnkraftsolycka som är för farlig för människor att undersöka på nära håll. I en inte alltför avlägsen framtid, en grupp av dessa drönare skulle kunna hantera jobbet istället, säger Penns ingenjörer.

    Sådana enheter kan fungera som en grupp för att ta fram ett brett område, fånga bilder och annan data som skulle hjälpa räddningspersonal att planera nästa steg - på säkert avstånd - sa teamledaren Vijay Kumar, som också är dekanus på Penns ingenjörskola.

    "Robotarna pratar i princip med varandra, " sa han. "De vet vart de är på väg. De kan använda algoritmer på hög nivå för att distribuera sig på komplexa sätt för att lösa uppgifter. "

    Enheterna uppfattar sin omgivning med hjälp av kameror ombord och "tröghetsmätenheter - samma teknik som används i smartphones för att avgöra när skärmen lutar åt det ena eller det andra. Datorhjärnan som är monterad på varje drönare kom också från en smartphone - tillverkad av Qualcomm , som finansierade forskningen tillsammans med Pentagon och National Science Foundation.

    "Det är en smartphone utan fodral, "säger forskare från Penn Giuseppe Loianno.

    Loianno sa att han inte kunde avslöja den exakta finansieringssumman för projektet, men det är säkert att säga att det handlar om miljoner. Penns robotlaboratorium har fått andra bidrag för relaterade projekt med drönarna, inklusive en utlägg på 27 miljoner dollar från U.S. Army Research Laboratory.

    Loianno och kollega Aaron Weinstein, som tog en civilingenjörsexamen från Penn 2017 och förblir en del av teamet, visade upp fyra av de flygande robotarna nyligen på universitetets Pennovation Center.

    Använda en bärbar dator, Weinstein utfärdade en serie allmänna kommandon till drönarna – bilda en rak linje, en diamant, en diagonal — låt sedan det elektroniska bikupans sinne räkna ut resten.

    De fyra robotarna steg som en, deras små propellrar virvlade så snabbt att de producerade ett musikaliskt brum, en ton nära en F-skarp.

    Kollektivt, de bestämde vilken av dem som skulle inta en given plats i varje formation, använda en algoritm för att hitta den mest effektiva rutten från där enheterna hade svävat omedelbart innan.

    Forskningen, planeras att presenteras på en konferens senare i år, är ritningsnotis. Ett fan är Larry Matthies, en senior forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory vid California Institute of Technology.

    "Vijays grupp har varit en av världsledande på detta område, sa Matthies, en datorseendeexpert som arbetade med uppdragen Mars Exploration Rover och Pathfinder.

    Drönarna gjordes av San Diego-baserade Qualcomm och anpassade av Penn-teamet. En stor försäljningsargument för enheterna är deras exakta precision.

    Intels drönare som användes för OS-ceremonin förlitade sig på GPS-signaler för att fixa sin position - en teknik som är bra att inom några få meter i vilken riktning som helst. Men Penn drönarna kan se var de är inom en tum eller så, sa ingenjörerna. Weinstein, Loianno, och kollegan Adam Cho tvekade inte att posera för ett foto när enheterna svävade i formation runt deras huvuden.

    Och till skillnad från drönare som är beroende av satellitsignaler, Penn-drönarna kan navigera inomhus.

    Nyckeln är de inbyggda kamerorna i kombination med lite smart mjukvara. Med tanke på en känd utgångspunkt, en drönare upprätthåller en löpfixering på sin position baserat på hur kamerans syn på marken nedanför förändras från en sekund till en annan.

    Det fungerar även när kamerans referensram är den kaotiska designen på Pennovation Centers golvplattor – ett virrvarr av beige snirklar mot en mörkgrå bakgrund, utan uppenbart mönster.

    Byggnaden, undangömt i en sväng av Schuylkill i ett stadsdel i Philadelphia som heter Forgotten Bottom, går över gränsen mellan forskning och handel, värd för både akademiska laborationer och nystartade satsningar. Qualcomm, det trådlösa företaget som hjälpte till att finansiera Kumars drönarforskning, har även projekt på gång där.

    Vissa funktioner hos Penn drönarna är fortfarande under utveckling, till exempel hur de skulle lagra bilder och skapa en karta över en obekant miljö. I händelse av en kärnkraftsolycka, drönarna skulle också behöva klara av strålning, som kan störa trådlös kommunikation.

    Förutom att navigera på egen hand, drönarna är utbytbara, kunna anpassa sig och ta nya ansvar om några medlemmar går sönder under ett uppdrag.

    I det avseendet, Kumar sa, deras prestation var som Super Bowl-mästaren Eagles, som framgångsrikt fick en serie backup-spelare i huvudroller.

    "Vi tittar på något som i sig är motståndskraftigt, " sa han om drönarna tidigare denna månad, fortfarande hes efter att ha firat på Broad Street kvällen för den stora vinsten. "Den termen används också för att beskriva örnarna."

    Trots allt, fotbollslaget hyllades den här säsongen för sitt "svärmande" försvar.

    Men till skillnad från Eagles, drönarna skulle kunna tillverkas för ungefär $1, 000 styck, Sa Kumar. Än så länge, Penn -teamet har demonstrerat svärmar med upp till 12 drönare, och Loianno sa att det inte finns någon anledning att de inte kan göra 100.

    ©2018 The Philadelphia Inquirer
    Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com