Sains & Teknologi

PULP Dronet, Drone Imut Seberat 27 Gram yang Terinspirasi oleh Serangga

Para peneliti di ETH Zürich dan University of Bologna baru-baru ini menciptakan PULP Dronet, kendaraan udara tak berawak (UAV-Unmanned Aerial Vehicle) seberat 27 gram berukuran nano dengan mesin navigasi visual berbasis kecerdasan buatan yang canggih. Mini-drone mereka, disajikan dalam makalah yang diterbitkan sebelumnya di arXiv, drone ini mampu melakukan berbagai manuver dengan navigasi otomatis yang didukung oleh algoritma yang canggih.

Drone umumnya berukuran besar, sehingga kapasitas daya dan muatan yang dimiliki memungkinkan drone untuk mengeksploitasi perangkat komputasi canggih kelas atas, seperti yang dikembangkan oleh Intel, Nvidia, Qualcomm, dll. Namun, perangkat ini bukanlah pilihan yang sesuai untuk robot miniatur, yang dibatasi oleh ukuran dan daya. Untuk mengatasi keterbatasan ini, tim memutuskan untuk mengambil inspirasi dari alam, khususnya dari serangga.

“Di alam, hewan terbang kecil seperti serangga dapat melakukan tugas yang sangat kompleks sambil hanya mengonsumsi sedikit energi dalam merasakan lingkungan dan berpikir,” Palossi, Conti dan Benini menjelaskan. “Kami ingin mengeksploitasi teknologi komputasi hemat energi kami untuk mereplikasi fitur ini pada dasarnya.”

Untuk mereplikasi mekanisme hemat energi yang diamati pada serangga, para peneliti awalnya bekerja pada mengintegrasikan kecerdasan buatan tingkat tinggi dalam amplop daya ultra-kecil dari nano-drone . Ini terbukti cukup menantang, karena mereka harus memenuhi batasan energi dan persyaratan komputasi real-time yang ketat. Tujuan utama para peneliti adalah untuk mencapai kinerja yang sangat tinggi dengan kekuatan yang sangat kecil.

“Pada dasarnya, PULP Dronet kami dapat mengikuti jalur jalan (atau sesuatu yang menyerupai itu, misalnya koridor), menghindari tabrakan dan pengereman jika terjadi hambatan yang tidak terduga,” kata para peneliti. “Lompatan nyata yang disediakan oleh sistem kami dibandingkan dengan robot terbang berukuran saku di masa lalu adalah bahwa semua operasi yang diperlukan untuk mencapai navigasi otomatis begitu dinyalakan, tanpa memerlukan operator manusia, atau infrastruktur ad-hoc (mis. Kamera atau sinyal eksternal) dan khususnya, tanpa base station jarak jauh yang digunakan untuk perhitungan (mis., laptop jarak jauh). “

Dalam serangkaian percobaan lapangan, para peneliti menunjukkan bahwa sistem mereka sangat responsif dan dapat mencegah tabrakan dengan hambatan dinamis tak terduga hingga kecepatan penerbangan 1,5 m / s. Mereka juga menemukan bahwa mesin navigasi visual mereka mampu melakukan navigasi dalam ruangan sepenuhnya otomatis pada jalur sepanjang 113 m yang sebelumnya tidak terlihat.

Studi yang dilakukan oleh Palossi dan rekan-rekannya memperkenalkan metode yang efektif yang mengintegrasikan tingkat kecerdasan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam perangkat dengan kendala daya yang sangat ketat. Ini dengan sendirinya cukup mengesankan, karena memungkinkan navigasi otonom di drone berukuran saku sangat menantang dan jarang dicapai sebelumnya.

Drone kecil yang dikembangkan oleh Palossi dan rekan-rekannya dapat memiliki banyak aplikasi langsung. Misalnya, segerombolan PULP-Dronet dapat membantu memeriksa bangunan yang runtuh setelah gempa bumi, mencapai tempat-tempat yang tidak dapat diakses oleh penyelamat manusia dalam periode waktu yang lebih singkat, sehingga tanpa membahayakan nyawa operator.

Menurut Palossi dan rekan-rekannya, studi mereka baru-baru ini hanyalah langkah pertama menuju memungkinkan kecerdasan onboard yang benar-benar ‘biologis’ dan masih ada beberapa tantangan untuk diatasi. Dalam pekerjaan mereka di masa depan, mereka berencana untuk mengatasi beberapa tantangan ini dengan meningkatkan keandalan dan kecerdasan mesin navigasi onboard; menargetkan sensor baru, kemampuan lebih canggih, dan kinerja per watt lebih baik. Para peneliti secara terbuka merilis semua kode mereka, kumpulan data dan jaringan pelatihan, yang juga dapat menginspirasi tim peneliti lain untuk mengembangkan sistem serupa berdasarkan teknologi mereka.

“Dalam jangka panjang, tujuan kami adalah mencapai hasil yang serupa dengan apa yang kami sajikan di sini pada robot terbang ukuran pico (berat beberapa gram, dengan dimensi capung),” tambah para peneliti. “Kami percaya bahwa menciptakan komunitas peneliti dan penggemar yang kuat dan solid yang bergantung pada visi kami akan menjadi dasar untuk mencapai tujuan akhir ini. Untuk alasan ini, kami membuat semua kode dan desain perangkat keras kami tersedia sebagai sumber terbuka untuk semua orang.”