Dilengkapi dengan laser kecil untuk mata, segerombolan drone robot kecil mungkin segera mampu menyerbuki ladang tanaman, mencari bangunan yang runtuh untuk selamat atau mengambil pengukuran kualitas udara di daerah yang luas.
Pada 2012, para peneliti di Universitas Harvard menjadi berita utama ketika mereka meluncurkan serangga robot, dengan berat hanya miligram, dan menyaksikannya ketika berhasil terbang dan mendarat; setahun kemudian, ia bisa mengikuti jalur yang sudah diprogram. Sejak itu, RoboBee telah belajar cara berenang, tetapi masih ada celah besar dalam kemampuannya: ia tidak dapat melihat secara efektif.
Para peneliti di University of Buffalo dan University of Florida sedang bekerja untuk mengubahnya. Selama tiga tahun ke depan, dengan bantuan hibah $ 1, 1 juta dari National Science Foundation, Karthik Dantu di Buffalo dan Sanjeev Koppal di Florida sedang menguji cara mengecilkan teknologi yang digunakan dalam LIDAR, atau deteksi cahaya dan jangkauan, untuk memberikan sedikit drone kemampuan untuk menavigasi diri ke arah tujuan tanpa didorong di sana oleh operator manusia. Mereka akan seperti mobil self-driving Google, hanya ribuan kali lebih kecil.
"Kami membutuhkan sensor mendalam untuk perilaku cerdas, " kata Koppal. "Ketika kami memikirkan teknik apa yang bisa kami gunakan, Lidar berada di urutan teratas."
Dikembangkan pada 1960-an setelah penemuan laser, lidar bekerja seperti radar atau sonar, tetapi dengan cahaya. Dengan mengeluarkan serangkaian sinar cahaya yang tidak terlihat keluar ke daerah sekitarnya, Lidar menciptakan gambaran rinci tentang lingkungan berdasarkan cahaya yang dipantulkan kembali ke sensornya. Lidar dapat menggunakan cahaya dalam panjang gelombang yang terlihat, ultraviolet dan inframerah-dekat untuk pencitraan, dan panjang gelombang yang lebih pendek memungkinkan untuk mengukur partikel sekecil aerosol udara.
Tetapi sistem lidar komersial terkecil berbobot 830 gram, atau hampir dua pound, sedangkan lebah robot hanya 80 miligram — lebih ringan dari penjepit kertas kecil. Dengan kata lain, menciptakan kemampuan microlidar membutuhkan penyusutan tingkat Ant-Man.
Kamera konvensional tidak dapat digunakan, Dantu menjelaskan, karena robot terlalu kecil - persepsi mendalam dengan kamera mengharuskan mereka ditempatkan pada jarak minimum yang terpisah, seperti mata, dan tidak ada ruang seperti itu di drone. Menangkap dan menganalisis berkas cahaya untuk memahami jarak dan kedalaman adalah jalur yang logis, karena bergantung pada pengumpulan cahaya dari segala arah. Selain itu, kamera dan pemrosesan gambar menghabiskan banyak daya, yang juga sangat mahal di RoboBees. Sekitar 97 persen dari total daya anggaran di atas seekor lebah robot dikonsumsi oleh penerbangan; sistem komputasi dan penginderaan bisa berkelahi dengan sistem lain untuk sisa makanan.
Dengan hibah tersebut, Koppal merancang sensor ringan baru, dan Dantu bekerja pada algoritma matematika untuk membantu sensor tersebut menggunakan data yang mereka kumpulkan. Seorang rekan Koppal's di Florida, Huikai Xie, sedang bekerja membangun pemancar laser yang diperlukan.
Pertama, para peneliti akan menggunakan cermin dengan optik sudut lebar pada drone untuk mengumpulkan pulsa laser dari stasiun pangkalan lidar jarak jauh, dan menyempurnakan algoritma yang tepat untuk sensor dengan data tersebut. Langkah kedua adalah memasang dioda laser pada drone itu sendiri, ditenagai melalui tether ke stasiun pangkalan atau baterai. Dari sana, tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan semuanya bertenaga internal.
(Laboratorium Mikrobiotik, Fakultas Teknik dan Sains Terapan Harvard John A. Paulson dan Institut Wyss untuk Rekayasa Biologi Terinspirasi) Microlidar dapat digunakan dalam probe endoskopi, alat seperti tongkat yang digunakan selama operasi yang saat ini menggunakan USG untuk memvisualisasikan organ dalam dan struktur tubuh. Seluruh kawanan lebah robot bisa memantau polusi udara, cuaca atau pola lalu lintas di area yang luas. Setiap disiplin yang saat ini menggunakan Lidar berpotensi menguntungkan, termasuk pemetaan topografi, deteksi kesalahan seismik, identifikasi deposit mineral yang belum ditemukan, perencanaan arsitektur dan pemeliharaan saluran pembuangan.
Meskipun Dantu dan Koppal berfokus untuk mendapatkan sistem Lidar yang layak dibangun untuk drone, hanya bagaimana data akan dikumpulkan dan diproses adalah rintangan yang sering mereka diskusikan. Lebah atau segerombolan lebah dapat melakukan sebagian dari pemrosesan data sendiri, serta secara kolektif mentransmisikan data melalui pulsa cahaya yang dikodekan ke stasiun pangkalan untuk komputasi mendalam.
Michael Olsen, seorang profesor geomatika di Oregon State University, bekerja dengan lidar untuk mempelajari topografi dan pemetaan medan, menggunakan pemindai berbasis darat untuk melihat erosi pantai, keamanan jembatan dan rekayasa gempa. Dia mengatakan kurangnya kemampuan untuk mengumpulkan set data yang lengkap adalah satu kendala besar dengan sistem lidar konvensional.
“Kami pasti memiliki celah dalam data kami karena batasan garis pandang, ” kata Olsen. “RoboBees ini berpotensi sangat berguna untuk membantu mengisi beberapa celah ini untuk menghasilkan model yang lebih lengkap. Perampingan sistem laser aktif, seperti lidar, merupakan tantangan yang cukup besar, dan apa yang ditangani para peneliti di sini adalah skala yang sama sekali baru. Sepertinya mereka telah menemukan beberapa solusi yang sangat menarik untuk masalah kekuatan, berat dan ukuran. ”
Sepenuhnya menyadari, segerombolan lebah drone yang dilengkapi mikrolidar dapat terbang di sekitar pohon di hutan lebat untuk lebih menangkap struktur setiap pohon, atau di bawah struts jembatan, pemindaian sulit dilakukan dengan teknik konvensional.
Sementara lidar saat ini digunakan untuk aplikasi penelitian dan industri, microlidar dapat memiliki banyak penggunaan berbasis rumah atau medis. Pemburu rumah dapat memiliki akses ke rendering 3D lengkap dari rumah untuk dijual dan mengetahui dimensi yang tepat dari kamar untuk merencanakan bagaimana furnitur mungkin cocok. Misi pencarian dan penyelamatan bisa menyisir ruang kecil di dalam struktur yang runtuh. Sistem berbasis rumah dapat mendeteksi apakah ada sesuatu yang tidak pada tempatnya atau hilang, atau sejauh mana bumi telah bergeser setelah tanah longsor atau gempa bumi. Dan binaragawan atau pencari berat badan bisa mendapatkan scan teratur dan rinci dari tubuh mereka untuk mengetahui sejauh mana perkembangan mereka.
Dantu dan Koppal mengakui bahwa aplikasi semacam ini masih bertahun-tahun di masa depan, tetapi sifat praktis dari teknologi ini menjanjikan.
"Jika Anda dapat melakukan sesuatu pada RoboBee, Anda dapat melakukannya di mana saja, " kata Koppal. “Microlidar dapat bekerja di mana pun lidar biasa digunakan. Ada semua jenis aplikasi di bidang pertanian dan industri di mana orang sudah menggunakan Lidar untuk memetakan lantai pabrik atau pertanian. Dalam banyak kasus, lebih kecil dan lebih murah hanya lebih baik. "
Dan ingat, laser ini bukan zappers bertenaga tinggi. RoboBees tidak akan menggunakannya untuk memecah belah dan menaklukkan — hanya untuk mendapatkan pandangan yang lebih akurat tentang dunia di sekitar mereka.
