Masa depan pesawat otonom
Other

Masa depan pesawat otonom


Ella Atkins, profesor teknik kedirgantaraan, memamerkan salah satu quadcopternya di fasilitas robotika canggih M-Air baru di Kampus Utara Universitas Michigan di Ann Arbor, MI pada 28 Maret 2018. Kredit: University of Michigan

Bayangkan dunia drone pengiriman udara yang membawa barang langsung ke depan pintu Anda, taksi udara kecil dengan kurang dari enam penumpang yang terbang di sekitar kota, pesawat supersonik melintasi benua dan lautan, dan pesawat tempur generasi keenam yang berpatroli di zona pertempuran — dan semuanya tanpa intervensi atau bahkan pengawasan pilot manusia. Itu mungkin terdengar seperti masa depan yang jauh, tetapi itu sudah tiba berkat sistem penerbangan otonom yang suatu hari nanti dapat membuat pilot menjadi tambahan opsional. Kami baru-baru ini bertemu dengan Profesor Ella Atkins, direktur Lab Autonomous Aerospace Systems (A2SYS) UM, dan bertanya tentang teknologi luar biasa ini dan implikasinya.

“Jika Anda melihat kembali sejarah penerbangan,” kata Aitkins, “dulu ada tiga orang di depan pesawat angkut komersial besar. Bersama dengan pilot dan co-pilot adalah seorang insinyur, yang menjaga mesin dan sistem penerbangan lain. Pada saat itu, ada pesawat yang kehabisan bahan bakar atau memiliki sistem yang salah kelola karena insinyur tidak memperhatikan atau membuat kesalahan kalkulasi. Sekarang, Anda hampir tidak pernah mendengarnya karena komputer menangani hal semacam itu. masalah dengan sangat baik.

“Kemudian datang instrumen dan radio untuk membantu membimbing orang melewati langit. Kembali ke tahun 1920-an atau 1930-an, orang akan tersesat dalam cuaca buruk atau pada malam hari tanpa penanda daratan yang jelas, sehingga sejumlah alat bantu navigasi ikut bermain diikuti oleh lalu lintas udara. kontrol.

“Bersamaan dengan semua ini muncul otonomi. Itu berkembang ke titik di mana pilot terutama mengawasi perangkat lunak yang mengontrol pesawat. Sekarang, kita akan ke langkah berikutnya di mana perangkat lunak mencadangkan pilot untuk memastikan keputusan aman, apakah itu komersial, militer, hobi, pesawat raksasa dengan beberapa ratus orang, atau pesawat kecil tanpa awak. Untuk melakukan ini, kami mempelajari banyak topik berbeda dalam manajemen penerbangan darurat, dalam melihat aliran data cadangan, dan memahami apakah mereka setuju dan apa untuk dilakukan saat mereka tidak setuju. “

Apa itu otonomi?

Pada dasarnya, mesin otonom adalah mesin yang dapat, baik secara mandiri atau sebagai bagian dari jaringan data, melakukan tugas tanpa pengawasan atau intervensi manusia untuk satu derajat atau lainnya. Lebih dari itu, sistem otonom yang sepenuhnya dapat menimpa manusia.

“Pengertian otomatisasi adalah bahwa ada beberapa jenis data atau layanan yang disediakan, tetapi manusia masih mengawasi, masih mengawasi, atau mengelola, semua fungsi otomatisasi yang berbeda,” kata Atkins.

Ada skala geser antara otomatisasi dan otonomi. Di satu sisi skala, mesin tidak memiliki suara tentang apa yang terjadi. Di tengah timbangan, alat berat memiliki kendali, tetapi terutama merupakan penasihat bagi pilot. Pada otonomi penuh, alat berat memiliki kendali penuh dan bahkan dapat mengesampingkan keputusan pilot — jika ada pilot yang terlibat.

Kasus otonomi

Tapi kenapa punya pesawat otonom? Menurut Atkins, otonomi menjanjikan untuk membuat perjalanan udara lebih aman dan memperluas kemampuan pesawat dengan menambah sistem keputusan di dalam pesawat sehingga mereka dapat membuat keputusan yang rasional dalam menghadapi kejadian yang tidak terduga atau tidak biasa. Ini dilakukan dengan menggunakan model komputer dan algoritma yang dipilih untuk mengatasi masalah kompleks yang diangkat oleh tugas semacam itu.

“Apa yang kami lakukan di Lab A2SyS adalah berbagai proyek yang berkontribusi untuk membantu kendaraan udara dan luar angkasa generasi berikutnya menjadi lebih mampu dan lebih aman melalui otonomi yang lebih besar.” kata Atikins. “Ada banyak komunitas yang menganggap otonomi berbahaya dan menakutkan dan akan mengganggu privasi kita. Itu bukan tujuan saya.

“Ada dua contoh klasik mengapa kita menginginkan otonomi. Salah satunya adalah transportasi komersial. Kita perlu pesawat untuk mengatakan ‘tidak.” Jika pembajak mencoba terbang ke gedung pencakar langit, tidak pernah ada alasan untuk itu. Yang kedua adalah setelah kami mendapatkan drone kecil yang terbang di luar jangkauan pandang, tetapi sering kali dikemudikan oleh orang yang sangat tidak berpengalaman, kami membutuhkan drone tersebut agar dapat terbang dengan aman. “

Penerapan otonomi di ruang angkasa memiliki potensi yang sangat revolusioner. Selain membuat perjalanan udara lebih aman, itu akan membuka penggunaan drone ke tingkat yang belum pernah terdengar. Drone kecil dapat digunakan untuk survei, inspeksi, keamanan, dan tugas lainnya. Yang lebih besar dapat mengirimkan paket, persediaan medis yang sangat dibutuhkan, atau perlengkapan bantuan bencana. Beberapa dapat melayang di ketinggian selama berhari-hari, berminggu-minggu, atau berbulan-bulan untuk segala hal mulai dari pengintaian militer hingga layanan internet dadakan. Semua ini dilakukan dengan tetap memperhatikan peraturan penerbangan sipil, menghindari rintangan, dan dapat beroperasi dengan aman di sekitar pesawat lain dan bahkan menggunakan rute udara standar.

Otonomi bahkan mungkin mengubah transportasi dengan helikopter kecil yang digerakkan secara elektrik menjadi taksi perkotaan masa depan, tetapi tanpa pilot. Bahkan yang jauh mungkin saja tidak berguna.

“Jika Anda melihat salah satu kendaraan kecil George Jetson yang sepenuhnya otonom, mereka akan membawa empat hingga enam orang,” kata Atkins. “Jika Anda menempatkan satu pilot saja di sana, itu akan memakan seperempat atau seperenam dari total muatan Anda. Begitu Anda memindahkan pilot manusia itu ke luar kapal untuk menjadi pilot jarak jauh, Anda memiliki pertanyaan yang sama — apa yang mereka lakukan dan mengapa ? “

Bagaimana cara kerja otonomi?

Dalam hal pesawat, otonomi adalah masalah melengkapi kendaraan dengan rangkaian sensor yang luas, seperti kamera penglihatan komputer, radar, lidar, dan lainnya, dikombinasikan dengan peta yang terus diperbarui, navigasi GPS, komputer yang dapat memproses data dalam jumlah besar. waktu nyata, dan perangkat lunak yang memberi mereka kecerdasan buatan yang cukup untuk menjadi otonom, bukan hanya sangat otomatis. Selain itu, pesawat membutuhkan tautan data untuk berkomunikasi dengan sistem luar, seperti kontrol lalu lintas udara, tanpa melalui pilot.

“Salah satu hal yang telah saya kerjakan adalah perangkat lunak reaktif dan sistem manajemen penerbangan yang mencegah pesawat jatuh,” kata Atkins.

“Ini mirip dengan otomatisasi anti-tabrakan yang kami miliki di beberapa mobil kami. Jika Anda menerjemahkannya ke pesawat, seharusnya tidak menabrak gunung atau bangunan.”

Contoh mengapa ini sangat penting adalah US Airways Flight 1549 yang terkenal yang jatuh di Sungai Hudson pada 15 Januari 2009, ketika sebuah pesawat jet A320 menabrak sekawanan angsa saat lepas landas dari bandara LaGuardia New York, merusak mesin dan memaksa pilot Chesley Sullenberger dan Jeffrey Skiles akan mendarat di air, menyelamatkan 155 penumpang.

“Mesinnya tahu bahwa mereka mengalami masalah,” kata Atkins. “Mesin adalah peralatan yang sangat canggih. Mereka memiliki hal-hal yang disebut FADEC — Pengontrol Mesin Digital Otoritas Penuh — yang memiliki mikrokontroler yang mengambil banyak informasi tentang suhu dan tekanan untuk mencoba mengoptimalkan kinerja mesin. Mereka mengirimkan pesan kesalahan kembali ke komputer sistem manajemen penerbangan mengatakan Anda mendapatkan daya dorong rendah meskipun kami memiliki pengaturan throttle tinggi ini.

“Pertanyaannya adalah, apa yang harus dilakukan? Salah satu hal yang Anda temukan dalam kesaksian Sullenberger adalah dia berkata,” Saya tidak tahu apakah saya bisa kembali ke LaGuardia. Saya hanya tidak punya waktu untuk melakukan perhitungan itu sendiri dan komputer tidak melakukannya untuk saya, jadi saya melakukan yang terbaik yang saya bisa dengan mendarat di Sungai Hudson. “

“Kenyataannya adalah komputer mana pun dapat menghitung jalur luncur A320. Bahkan, jika ada dua elemen, pesawat mungkin telah mendarat. Salah satunya adalah perencanaan penerbangan darurat agar pesawat segera, dalam beberapa detik pertama setelah kerusakan mesin. , hitung lintasan itu kembali ke LaGuardia. Itu adalah sesuatu yang dilakukan kelompok riset saya sebagai salah satu hal pertama yang pernah saya lakukan di dunia akademis.

Hal kedua adalah tautan data. Kontrol lalu lintas udara hanya mengandalkan suara untuk mendapatkan informasi tentang apa yang sedang terjadi. Jika Anda mendengarkan rekaman suara kokpit Sullenberger berbicara dengan pengatur lalu lintas udara, New York terkenal dengan kualitasnya yang tinggi. pengendali lalu lintas udara, tetapi mereka tidak langsung mendapatkannya. Ketika Sullenberger berkata ‘kami mendapat serangan burung, dan kami kehilangan mesin, “butuh waktu hampir 20 detik. Saat itu, pesawat itu turun. Itu terlalu lambat. Pendaratan darurat yang kritis terhadap waktu membutuhkan tautan data langsung sehingga data mesin segera dikirim dari FADEC ke sistem manajemen penerbangan, dan kemudian rencana pendaratan darurat sampai ke pengontrol lalu lintas udara milidetik kemudian. “

Masa depan

Ketika otonomi tiba dalam bentuknya yang matang, bagaimana masa depan penerbangan? Akan seperti apa langit ketika mereka menjadi rumah bagi pesawat pembuat keputusan yang independen?

“Kami berpendapat bahwa pesawat kecil tak berawak yang akan terbang di bawah empat ratus kaki dalam lalu lintas komersial tidak akan tersentuh,” kata Atkins. “Itu tidak akan bertahan lama. Hal lain yang telah kami lihat adalah, meskipun ada beberapa kemungkinan yang cukup menarik untuk pesawat kecil tak berawak, seperti multicopters kecil yang membawa paket kecil Anda dari titik ke menunjuk atau mengantarkan obat-obatan. Kami juga sedang menempuh jalur menuju mobilitas udara perkotaan, di mana kami memiliki kendaraan mirip Jetsons yang terlihat seperti taksi Uber, tetapi mereka terbang.

“Apa yang akan kami temukan adalah bahwa kendaraan ini, meskipun terlihat seperti helikopter, akan menjadi sepenuhnya otonom karena kami tidak akan memiliki pilot terlatih yang hadir hari ini di kokpit jet komersial kami.”

Jadi seperti banyak kemajuan teknis lainnya, faktor manusia serta faktor teknik juga berperan. Menurut Atkins, publik tidak hanya perlu dibujuk untuk menerima sistem otonom, pilot juga membutuhkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana sistem tersebut bekerja. Bahkan insinyur Aerospace perlu mempertimbangkan ilmu komputer dalam desain pesawat yang mengintegrasikan elemen aerodinamika klasik, struktural, dan propulsi dengan sistem penginderaan, keputusan, dan komunikasi canggih yang diperlukan untuk penerbangan otonom.

Apapun masa depan otonomi dirgantara pasti akan menarik.


Meski ada kekhawatiran konsumen, masa depan penerbangan akan lebih otomatis


Disediakan oleh University of Michigan

Kutipan: Masa depan pesawat otonom (2020, 11 Desember) diambil pada 11 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-future-autonomous-aircraft.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : SGP Hari Ini