211service.com
Små drönare som navigerar med insektsögon
Ett litet konstgjort öga inspirerat av insekters synsystem kan hjälpa små flygande drönare att navigera i sin omgivning tillräckligt bra för att undvika kollisioner medan de surrar runt i trånga, röriga utrymmen – ett viktigt steg för att göra dessa små autonoma flygande fordon praktiska.
En framväxande klass av mycket små flygande drönare har tagit fart i offentliga och privata forskningslabb de senaste åren (se Robotic Insect Takes Off). Dessa minidrönare kan vara värdefulla vid spioneri och övervakning; de kan också vara användbara för saker som att övervaka katastrofområden eller leverera förnödenheter till människor. Men det återstår mycket arbete att göra för att utveckla miniatyrnavigeringssystem, särskilt för trånga utrymmen. Att bara undvika kollisioner är fortfarande en stor teknisk utmaning, säger man Dario Floreano , chef för Laboratory of Intelligent Systems vid Swiss Federal Institute of Technology.
Vissa har försökt lösa detta problem genom att använda digitalkameror, men dessa är skrymmande, och behovet av ett litet och mycket lätt paket har fått forskare, inklusive Floreano, att titta på insektssyn för insikter. Flygande insekter undviker kollisioner tack vare små ögon som har låg rumslig upplösning men som är mycket känsliga för förändringar i hur ljuset reflekteras när insekten rör sig, eller på grund av att ett föremål rör sig i dess synfält. De ny sensor hans grupp som nyligen presenterades väger bara två milligram och tar bara upp två kubikmillimeter och kan upptäcka rörelse under förhållanden som sträcker sig från ett dåligt upplyst rum till mycket starkt solljus utomhus - tre gånger snabbare än snabbt flygande insekter, säger Floreano.
Det konstgjorda ögat består av en lins ovanpå tre elektroniska fotodetektorer arrangerade i ett triangulärt mönster. Genom att kombinera mätningar av de individuella fotodetektorerna kan enheten känna av hastigheten och rörelseriktningen i dess syn.
Algoritmer för bearbetning har signalerna redan utvecklats och de kan programmeras till små chip för att beräkna saker som avstånd till objekt eller tiden fram till en potentiell kollision. Ett fokus i gruppens nuvarande arbete är att integrera detta system i mycket små flygplattformar som hopfällbar quadrotor labbet nyligen utvecklat. Utmaningen, säger Floreano, blir att kombinera flera konstgjorda ögon till konfigurationer som gör att drönaren kan se runt och undvika kollisioner, stabilisera sin flygposition, landa och lyfta. Han säger att de elementära ögonen är särskilt lämpade för drönare som väger 50 gram eller mindre och som inte kan lyfta en nyttolast som är större än några gram.
Sensorn kan vara användbar för andra saker än flygande robotar. För demonstration skapade gruppen vad Floreano kallar visiontejp, en flexibel lapp som innehåller många konstgjorda ögon. Tejpen kan fästas på vilken krökt yta som helst, inklusive andra typer av robotar, fordon och till och med möbler och kläder, säger han.