Sepertinya tidak ada satu minggu berlalu, tanpa lebih banyak berita tentang bagaimana drone akan membuat hidup kita jauh lebih mudah atau apa yang dapat mereka lakukan sekarang untuk menghibur kita. Baru-baru ini, ada laporan perangkat terbang yang mengantarkan makanan ke pegolf di lapangan di North Dakota dan digunakan sebagai penari cadangan di acara Drake.
Tapi jauh dari tahap sembilan dan konser, kendaraan terbang otonom melakukan bisnis yang serius, dari membantu menyelamatkan nyawa selama badai hingga membantu petani yang sudah lanjut usia. Dan, jika sebuah proyek penelitian Rice University membuahkan hasil, segerombolan drone suatu hari bisa bekerja sama untuk merasakan gas beracun di atmosfer dan memetakan batas yang aman.
Didorong oleh hibah $ 1, 5 juta National Science Foundation baru-baru ini, para ilmuwan, bekerja sama dengan Baylor College of Medicine dan Technology For All, sebuah nirlaba Houston, akan fokus pada memberikan drone intelijen untuk mengendus di mana polusi berbahaya telah menyebar setelah ledakan atau kebocoran, khususnya setelah peristiwa cuaca ekstrem.
Faktanya, kata Edward Knightly, insinyur kelistrikan dan komputer yang memimpin penelitian, bencana seperti itu terjadi tidak jauh setelah Badai Harvey tahun lalu ketika responden pertama muak dengan kebocoran gas dari pabrik kimia dekat Houston.
"Para responden pertama masuk untuk membuat garis batas sekitar dua setengah kilometer untuk memperingatkan warga sekitar, " katanya. “Tetapi responden pertama itu sendiri dirawat di rumah sakit. Garis batasnya terlalu dekat dengan sumber, tetapi mereka tidak tahu itu. Tidak ada yang tahu.
“Dan, itu adalah contoh yang bagus di mana kita bisa mengirim drone dari jarak yang aman dan mereka bisa mengetahui di mana batas aman, efek angin, apakah ada reaksi kimia di udara. Menemukan dan menetapkan batas yang tepat adalah keputusan yang kompleks, dan kami pikir drone bisa sangat membantu dalam membuat keputusan itu. "
Berpikir kecil
Tetapi memberikan drone kemampuan untuk mengidentifikasi gas yang mudah menguap secara real-time membawa beberapa tantangan besar. Sebagai permulaan, dapatkah sensor yang efektif diperkecil hingga ukuran dan berat yang pas pada drone? Tim ini bekerja dengan Frank Tittel, seorang profesor emeritus di Rice dan perintis dalam penggunaan laser untuk mendeteksi tanda tangan molekul.
“Kita harus mengecilkan sensor menjadi satu setengah kilogram atau kurang, ” kata Knightly. “Dia mengembangkan cara-cara laser untuk merasakan konsentrasi gas untuk berbagai macam gas. Namun biasanya, ia merancang sistem untuk digunakan di lapangan. Dia tidak pernah harus berurusan dengan membuat sensor dengan batasan massa atau ukuran ini. "
Sebagian besar fokus proyek ke titik ini adalah untuk mempertajam kecerdasan armada drone, yang dikenal sebagai ASTRO. Sementara fokus ke depan adalah pada kemampuan penginderaan gas, pembelajaran ASTRO memiliki cakupan yang lebih luas. Tujuannya adalah untuk mengembangkan sistem di mana drone dapat bekerja bersama — tanpa campur tangan manusia — untuk menemukan objek.
Knightly menjelaskan bahwa tim telah melatih armada empat drone untuk melacak perangkat nirkabel, termasuk satu di kereta golf yang bergerak. Dan, itu dilakukan "off-the-grid, " tanpa manusia di tanah mengarahkan hal-hal dengan remote control.
"Kami ingin jaringan drone tidak hanya dapat terbang di antara mereka sendiri, tetapi bahkan jika tidak ada komunikasi udara-ke-darat yang tersedia, " katanya. "Jika ada cuaca ekstrem dan infrastruktur turun, kami masih ingin dapat mengirim drone untuk mengumpulkan informasi tentang daerah berbahaya."
Sebelum mereka mulai melacak apa pun, drone menggunakan kecerdasan buatan mereka untuk belajar tentang lingkungan mereka. Itulah yang disebut Knightly sebagai "fase pencarian dan belajar." Drone memulai misi dengan pertama-tama menyebar untuk secara harfiah mendapatkan lapisan tanah, sepanjang waktu berkomunikasi satu sama lain sehingga mereka tidak berkumpul di satu area.
"Sebelum mereka dapat menemukan dan melacak perangkat nirkabel, misalnya, penting bagi mereka untuk mempelajari lingkungan, " kata Knightly. “Ada banyak pohon? Gedung-gedung tinggi? Atau ruang terbuka lebar? Tujuannya adalah untuk mempelajari lingkungan sehingga mereka dapat melacak secara akurat. "
Berkerumun dan lacak
Kemudian mereka beralih ke fase dua, yang secara tepat disebut "segerombolan dan melacak." Sekali lagi, ketika objek target adalah perangkat nirkabel, mereka telah mengidentifikasi di mana sinyalnya terkuat, dan di situlah drone datang bersama sebagai segerombolan . Dalam kasus peristiwa berbahaya, bisa jadi di mana pembacaan gas adalah yang terkuat.
"Mereka menentukan bahwa ini adalah apa yang harus kita ukur, jadi mari kita mengumpulkan beberapa data resolusi tinggi, " kata Knightly.
"Tentu saja, semua gas memiliki tanda tangan spektral mereka sendiri, " tambahnya. “Ketika drone keluar, akan ada campuran gas yang berbeda. Itu tidak akan menjadi sinyal yang jelas dari hanya satu. Jadi kita perlu drone untuk belajar tentang lingkungan, membandingkannya dengan model statistik dasar yang telah kita kembangkan, dan kemudian dapat mengidentifikasi sumber emisi berbahaya dan batas-batas di mana mereka menyebar. "
Luca Mottola, seorang profesor di Departemen Elektronika, Informasi dan Bioteknologi di Universitas Politeknik Milan, percaya ini adalah "contoh paradigmatik" ketika drone dapat lebih efektif daripada teknologi lainnya.
"Kemampuan untuk berkeliaran tanpa kendala, sambil membawa muatan sensor yang kaya, memberi mereka satu set kemampuan yang unik, " kata Mottola, seorang ahli terkemuka di jaringan sensor nirkabel dan drone. "Teknologi saat ini tersedia untuk mengatasi skenario serupa sangat bergantung pada intervensi manusia dan karena itu jauh lebih lambat dan rentan terhadap kesalahan.
"Jadi, dampak penyebaran teknologi drone karena itu berlipat ganda. Menanggapi lebih cepat dapat memberikan peningkatan perlindungan terhadap aset, membatasi kerusakan pada struktur, dan memperbaiki dampak pada kehidupan manusia."
Para peneliti Rice berharap untuk akhirnya menguji pesawat penginderaan gas mereka di lokasi yang ideal di dekatnya - Houston Ship Channel, dengan banyak kilang kimia dan pabrik pemrosesan industri. Saat proyek dimulai, armada dapat berkembang hingga sepuluh pesawat tanpa awak.
Tim juga telah mengembangkan aplikasi seluler dengan gagasan bahwa ia dapat menggunakan temuan sensor drone untuk mengirim peringatan kualitas udara real-time ke ponsel warga.
"Kami akan membawa dokter untuk membantu menetapkan ambang batas bagi komunitas, " kata Knightly. “Kapankah ini hari yang biasa? Dan kapan itu hari untuk berlindung di tempat? "
