Sistem penghindaran rintangan untuk robot terbang yang terinspirasi oleh burung hantu
Robot

Sistem penghindaran rintangan untuk robot terbang yang terinspirasi oleh burung hantu


Robot terbang yang digunakan para peneliti beroperasi di lingkungan yang dinamis. (a) struktur perangkat keras sistem. (b) skenario di mana robot terbang bermanuver melalui celah antara rintangan dinamis dan statis. Kredit: Chen et al.

Saat mengembangkan sistem robotik dan alat komputasi, ilmuwan komputer sering kali mengambil inspirasi dari hewan atau sistem biologis lainnya. Bergantung pada karakteristik dan tujuan unik sistem, pada kenyataannya, alam biasanya menawarkan contoh spesifik tentang bagaimana sistem dapat mencapai tujuannya dengan cepat dan efektif.

Para peneliti di Shanghai Jiaotong University baru-baru ini mengembangkan sistem penghindaran halangan berbasis komputer yang terinspirasi oleh bio dan berbasis komputer yang dapat meningkatkan navigasi robot terbang yang beroperasi di lingkungan yang dinamis. Sistem ini, yang disajikan dalam makalah yang diterbitkan sebelumnya di arXiv, terinspirasi oleh cara burung hantu mendeteksi dan menghindari objek atau hewan lain di sekitarnya.

“Meskipun burung hantu tidak dapat menggerakkan matanya ke segala arah (mirip dengan kamera stereo), mereka memiliki leher yang sangat fleksibel yang dapat berputar hingga 270 derajat, yang memungkinkan mereka untuk dengan cepat mengamati bahkan ke belakang tanpa memindahkan tubuh mereka,” tulis para peneliti. di kertas mereka.

Untuk meniru cara burung hantu menggerakkan mata mereka ke arah yang berbeda dan mendeteksi objek statis dan bergerak di sekitar mereka, para peneliti memasang motor servo dan kamera stereo pada quadrotor (yaitu, robot terbang tanpa awak dengan empat rotor). Dalam desainnya, motor servo bertindak sebagai leher dan kamera stereo sebagai kepala. Karena bobot kamera stereo yang ringan, ia dapat bergerak lebih cepat daripada tubuh robot dan gerakannya hampir tidak mempengaruhi kualitas gerakan robot atau arah terbangnya.

Sistem menggunakan algoritme perencanaan sensor untuk memperkirakan seberapa besar manfaat yang didapat robot dari penginderaan objek dalam berbagai arah dan merencanakan sudut di mana “kepalanya” (yaitu, kamera stereo) harus berputar sesuai. Dengan demikian, quadrotor terus menerus dan secara aktif merasakan sekelilingnya, mengidentifikasi rintangan yang menghalangi jalannya dengan cepat.

Sistem penghindaran rintangan untuk robot terbang yang terinspirasi oleh burung hantu

Gambaran umum tentang sistem active sense and avoid (ASAA) yang dikembangkan oleh para peneliti. Kredit: Chen et al.

Selain itu, sistem melacak dan memprediksi lintasan rintangan yang bergerak di sekitarnya, menyesuaikan gerakannya dengan perubahan lingkungan sekitarnya. Terakhir, berdasarkan data yang dikumpulkan oleh kamera stereo, sistem menggunakan perencana jalur berbasis pengambilan sampel untuk merencanakan jalur bebas tabrakan, menguraikan gerakan yang memungkinkan robot mencapai lokasi tertentu atau menyelesaikan misi tanpa bertabrakan dengan yang lain. benda dan rusak.

“Secara keseluruhan, sistem ini disebut sistem rasa dan menghindari aktif (ASAA),” para peneliti menjelaskan dalam makalah mereka. “Sejauh yang kami tahu, ini adalah sistem pertama yang menerapkan penglihatan stereo aktif untuk mewujudkan penghindaran rintangan untuk robot terbang.”

Para peneliti di Shanghai Jiaotong University mengevaluasi sistem ASAAA mereka dalam serangkaian eksperimen yang dilakukan di lingkungan nyata. Dalam percobaan ini, quadrotor harus mencapai lokasi yang diinginkan untuk menghindari semua rintangan di jalannya atau harus memantau dan menangkap tikus buatan. Hasil tes ini sangat menjanjikan, karena robot bekerja dengan baik pada kedua tugas tersebut, dengan cepat beradaptasi dengan perubahan mendadak di lingkungannya dan menghindari tabrakan dengan hambatan statis dan bergerak.

Selain itu, prototipe yang dibuat oleh para peneliti menggunakan kamera stereo tunggal; dengan demikian, biayanya relatif murah. Hal ini dapat mempermudah pembuatan dan penerapan dalam skala besar.

Di masa mendatang, sistem ini dapat digunakan untuk menjalankan misi di berbagai lingkungan, mulai dari kawasan perkotaan hingga lingkungan alam yang sebagian besar dihuni oleh satwa liar. Sistem ini juga dapat menginspirasi pengembangan robot terbang lainnya dengan kemampuan menghindari rintangan yang ditingkatkan berdasarkan desain serupa. Dalam studi mereka selanjutnya, para peneliti akan mencoba membuat sistem yang meniru perilaku hewan lain, sambil juga menggunakan teknik pembelajaran penguatan untuk meningkatkan kinerja penginderaan sistem mereka lebih lanjut.


Sistem untuk meningkatkan navigasi dalam ruangan robot


Informasi lebih lanjut:
Chen et al., Penghindaran halangan yang terinspirasi dari biologi untuk robot terbang dengan penginderaan aktif. arXiv: 2010.04977 [cs.RO]. arxiv.org/abs/2010.04977

© 2020 Science X Network

Kutipan: Sistem penghindaran rintangan untuk robot terbang yang terinspirasi oleh burung hantu (2020, 17 November) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-obstacle-robots-owls.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 : Singapore Prize