211service.com
Kleine drones die navigeren met insectenogen
Een klein kunstoog, geïnspireerd op de zichtsystemen van insecten, zou kleine vliegende drones kunnen helpen om goed genoeg door hun omgeving te navigeren om botsingen te voorkomen terwijl ze rondzoemen in krappe, rommelige ruimtes - een belangrijke stap om deze kleine autonome vliegende voertuigen praktisch te maken.
Een opkomende klasse van zeer kleine vliegende drones is de afgelopen jaren van de grond gekomen in openbare en particuliere onderzoekslaboratoria (zie Robotic Insect Takes Off). Deze mini-drones kunnen waardevol zijn bij spionage en surveillance; ze kunnen ook nuttig zijn voor zaken als het bewaken van rampgebieden of het leveren van voorraden aan mensen. Maar er moet nog veel werk worden verzet om miniatuurnavigatiesystemen te ontwikkelen, met name voor kleine ruimtes. Alleen het vermijden van botsingen is nog steeds een grote technische uitdaging, zegt Dario Floreano , directeur van het Laboratorium voor Intelligente Systemen van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie.
Sommigen hebben geprobeerd dit probleem aan te pakken door digitale camera's te gebruiken, maar deze zijn omvangrijk, en de behoefte aan een klein en zeer lichtgewicht pakket heeft ertoe geleid dat onderzoekers, waaronder Floreano, naar insectenvisie kijken voor inzichten. Vliegende insecten vermijden botsingen dankzij kleine ogen met een lage ruimtelijke resolutie, maar zeer gevoelig voor veranderingen in de manier waarop licht wordt gereflecteerd als het insect beweegt, of door de beweging van een object in zijn gezichtsveld. De nieuwe sensor zijn onlangs onthulde groep weegt slechts twee milligram en neemt slechts twee kubieke millimeter in beslag, en kan beweging detecteren in omstandigheden variërend van een slecht verlichte kamer tot zeer fel zonlicht buitenshuis - drie keer sneller dan snel vliegende insecten, zegt Floreano.
Het kunstoog bestaat uit een lens bovenop drie elektronische fotodetectoren die in een driehoekig patroon zijn gerangschikt. Door metingen van de afzonderlijke fotodetectoren te combineren, kan het apparaat de snelheid en richting van beweging in zijn zicht waarnemen.
Algoritmen voor de verwerking zijn de signalen al ontwikkeld en kunnen ze in kleine chips worden geprogrammeerd om zaken als afstand tot objecten of de tijd tot een mogelijke botsing te berekenen. Een van de aandachtspunten van het huidige werk van de groep is de integratie van dit systeem in zeer kleine hoogwerkers zoals de opvouwbare quadrotor het lab is recent ontwikkeld. De uitdaging, zegt Floreano, zal zijn om meerdere kunstmatige ogen te combineren in configuraties waarmee de drone alles om zich heen kan zien en botsingen kan voorkomen, zijn vliegpositie kan stabiliseren, kan landen en opstijgen. Hij zegt dat de elementaire ogen met name geschikt zijn voor drones die 50 gram of minder wegen en die een lading van meer dan een paar gram niet kunnen optillen.
Naast vliegende robots kan de sensor ook voor andere dingen van pas komen. Voor demonstratie creëerde de groep wat Floreano vision-tape noemt, een flexibele pleister met veel kunstogen. De tape kan op elk gebogen oppervlak worden bevestigd, inclusief andere soorten robots, voertuigen en zelfs meubels en kleding, zegt hij.