Sistem berbasis kamera baru untuk pendaratan otomatis drone di tempat tetap
Robotics

Sistem berbasis kamera baru untuk pendaratan otomatis drone di tempat tetap


Drone yang digunakan dalam penelitian ini. Kredit: Institut Teknologi Shibaura

Awalnya ditujukan untuk operasi militer rahasia, kendaraan udara tak berawak (UAV) atau drone sejak itu mendapatkan popularitas yang luar biasa, yang telah memperluas cakupan penggunaannya. Faktanya, drone “pilot jarak jauh” telah digantikan oleh drone “otonom” untuk aplikasi di berbagai bidang. Salah satu aplikasi tersebut adalah penggunaannya dalam misi penyelamatan setelah bencana alam atau buatan manusia. Namun, hal ini sering kali mengharuskan drone untuk mendarat dengan aman di medan yang tidak rata — yang bisa sangat sulit dilakukan.

“Meskipun pendaratan dilakukan secara otomatis menggunakan kamera kedalaman yang dapat mengukur ketidakrataan medan dan menemukan tempat pendaratan yang sesuai, kerangka kerja yang berfungsi sebagai pangkalan yang berguna perlu dikembangkan terlebih dahulu,” kata Dr. Chinthaka Premachandra dari Shibaura Institute of Technology (SIT ), Jepang, yang kelompok penelitiannya mempelajari aplikasi potensial drone quadrocopter berbasis kamera.

Oleh karena itu, Dr. Premachandra dan timnya mulai merancang sistem pendaratan otomatis; mereka telah merinci pendekatan mereka dalam studi terbaru mereka yang diterbitkan di Akses IEEE. Untuk mempermudah, mereka meningkatkan drone berbasis radio control (RC) standar dengan perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan dan melengkapinya dengan kamera 2-D sederhana untuk mendeteksi landasan pendaratan yang disimbolkan.

“Tantangan dalam proyek kami berlipat ganda. Di satu sisi, kami memerlukan algoritme pemrosesan gambar yang kuat dan hemat biaya untuk memberikan umpan balik posisi ke pengontrol. Di sisi lain, kami memerlukan logika sakelar aman-gagal yang akan memungkinkan pilot untuk membatalkan mode otonom kapan pun diperlukan, mencegah kecelakaan selama pengujian, “jelas Dr. Premachandra.

Akhirnya, tim menghasilkan desain yang terdiri dari komponen-komponen berikut: pengontrol penerbangan komersial (untuk kontrol sikap), Raspberry Pi 3B + (untuk kontrol posisi otonom), kamera Raspberry Pi v1.3 yang dimodifikasi sudut lebar (untuk horizontal umpan balik), servo gimbal (untuk kontrol penggunaan kamera), modul Time-of-Flight (ToF) (sebagai sensor umpan balik untuk ketinggian drone), multiplekser (untuk beralih antara mode manual dan otomatis), “anti-windup “Kontroler PID (untuk kontrol ketinggian), dan dua kontroler PD (untuk kontrol gerakan horizontal).

Selain itu, mereka menerapkan algoritme pemrosesan gambar yang mendeteksi simbol pendaratan khusus (dalam bentuk “H”) secara real time dan mengubah piksel gambar menjadi koordinat fisik, yang menghasilkan umpan balik horizontal. Menariknya, mereka menemukan bahwa memperkenalkan “wilayah minat” adaptif membantu mempercepat penghitungan jarak vertikal kamera ke simbol pendaratan, sehingga sangat mengurangi waktu komputasi — dari 12-14 milidetik menjadi 3 milidetik!

Setelah deteksi, sistem menyelesaikan proses pendaratan dalam dua langkah: terbang menuju tempat pendaratan dan melayang di atasnya sambil mempertahankan ketinggian, lalu benar-benar mendarat secara vertikal. Kedua langkah ini otomatis dan oleh karena itu dikontrol oleh modul Raspberry Pi.

Saat memeriksa pendaratan, tim peneliti menemukan gangguan pada perilaku pendaratan, yang mereka kaitkan dengan gaya angkat aerodinamis yang bekerja pada quadrocopter. Namun, masalah ini dapat diatasi dengan meningkatkan penguatan kontroler PID. Secara umum, kinerja selama proses pendaratan menunjukkan sistem otonom yang berfungsi dengan baik.

Dengan hasil ini, Dr. Premachandra dan timnya berharap untuk meningkatkan sistem mereka dengan kamera kedalaman dan dengan demikian memungkinkan drone menemukan lebih banyak aplikasi yang berkaitan dengan kehidupan sehari-hari. “Studi kami terutama dimotivasi oleh penerapan drone dalam misi penyelamatan — tetapi ini menunjukkan bahwa drone dapat, di masa depan, digunakan dalam operasi dalam ruangan seperti transportasi dalam ruangan dan inspeksi, yang dapat mengurangi banyak pekerjaan manual,” tutup Prof. Premachandra.


Algoritme pemrosesan gambar memungkinkan drone dalam ruangan terbang secara mandiri


Informasi lebih lanjut:
Malik Demirhan dkk, Pengembangan Sistem Pendaratan Drone Berbasis Kamera Otomatis, Akses IEEE (2020). DOI: 10.1109 / ACCESS.2020.3034948

Disediakan oleh Institut Teknologi Shibaura

Kutipan: Touchdown yang mulus: Sistem berbasis kamera baru untuk pendaratan otomatis drone di tempat tetap (2021, 21 Januari) diambil pada 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-smooth-touchdown-camera-based -automated-drone.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 : Data SGP 2020