Küçük insansız hava araçları, kedi bıyıklarından esinlenilen yeni bir sensör sayesinde karanlık ortamlarda daha etkili bir şekilde uçabiliyor.
Son yıllarda, doğal afetler sonrası kurtarma çalışmaları için insansız hava araçlarının (drone) kullanımı giderek yaygınlaşıyor. Özellikle, çökme gibi durumlarda dar alanlara girebilen ultra kompakt dronlar, hayati bir rol üstleniyor. Ancak, bu teknolojinin bazı önemli sınırlamaları bulunuyor.
Ultra kompakt dronlar, genellikle bir parça tereyağından daha hafif olmalarına rağmen, daha büyük modellere göre daha az işlem gücüne ve enerji kapasitesine sahip. Bu durum, sensörlerinin etkinliğini kısıtlıyor. Örneğin, bir bina dumanla dolduğunda veya bir afet gece meydana geldiğinde, dronların kameraları ve lidar sistemleri çalışmaz hale gelebiliyor. Hatta cam gibi basit bir engel bile dronun algılamasında sorun yaratabiliyor.
Yeni Sensör Teknolojisi ile Küçük Dronlar
Hollanda’daki Delft Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, gece avlanan hayvanların bıyıklarından ilham alarak, dronların görmeden de hareket edebilmesini sağlayan hafif, dokunsal bir sensör geliştirdi. Örneğin, fareler ve bazı kedi türleri, çevrelerini sadece bıyıklarının dokunma duyusuyla keşfedebiliyor ve bu sayede görme olmadan hareket edebiliyorlar. Araştırma ekibi, dronların da benzer bir şekilde hareket etme yeteneğine sahip olup olamayacağını merak etti.
Dron geliştirme alanında dokunsal navigasyon yeni bir kavram olarak öne çıkıyor ve kendi içinde bazı zorluklar barındırıyor. Delft Teknoloji Üniversitesi’nden profesör Salwa Hamaza, “Dokunsal algılamanın dronlarda çalışabilmesi için hafif, düşük gecikmeli ve düşük güç tüketen bir yapıda olması gerekiyor” dedi. Neyse ki, doğa bu konuda bazı yenilikler sunmuş durumda.
Hamaza ve ekibinin dron için geliştirdiği “bıyıklar”, her biri 0.4 milimetre çapında nikel-titanyumdan yapılmış ince tellerden oluşuyor. Bu teller, dronun kendisinden daha uzun olup, her biri yaklaşık 20 santimetre uzunluğunda ve tabanında üç küçük basınç sensörü barındırıyor. Bu sensörler, tellerin bükülmesini değerlendirerek, dronun yakınındaki engellere olan mesafesini ve konumunu tahmin etmesine yardımcı oluyor. Tüm bu hesaplamalar, dronun üzerindeki mikrodenetleyici tarafından yapılıyor ve harici bir bilgisayara ihtiyaç duymuyor.
Küçük Dronların Uçuş Performansı
Görünüşte karmaşık olmayan bu sistemin, tellerin hangi açıyla monte edileceği gibi bazı zorlukları da bulunuyor. Bıyıklar aracılığıyla hareket eden hayvanlar genellikle uçmazlar. Uzun bir çıkıntı, dronun dengesizleşmesine neden olabiliyor. Araştırmacılar, bıyıkların duvara sürtünmesinin dronun dönmesine ve düşmesine yol açabileceğini gözlemlediler. Toplamda 72 uçuş test eden araştırmacılar, tellerin 30, 45 ve 60 derecelik açılarda monte edildiğinde dronun sorunsuz uçtuğunu belirlediler. Bu açılardan 45 derece olanı, dronun yönlendirmesinde en az sapma ile sonuçlandığı için tercih edildi.
Araştırmacılar, bıyıkların algıladığı bilgileri işleme konusunda da bazı zorluklarla karşılaştılar. Gerçek temas sinyalleri ile dronun kendi titreşimleri gibi rahatsızlıkları ayırt etmek zorlayıcıydı. Gürültüyü filtrelediklerinde bile, dronun algıladığı sinyallerin yaklaşık %38’inin yanlış pozitif olduğu belirlendi. Bu sorunu çözmek için, sensör okumalarının zamanla kayma eğilimlerini sürekli tahmin eden bir düzeltme algoritması geliştirildi. Bu algoritma, dronun hiçbir şeye temas etmediği anlarda sensör okumalarına dayanarak çalışıyor. Filtre ile birleştirildiğinde, yanlış pozitif oranının %0’a düştüğü bildirildi.
Bu testler, üç şeffaf duvarın düzenli bir şekilde yerleştirildiği bir ortamda gerçekleştirildi. Dokunsal sensör bir duvar yüzeyine dokunduğunda, drone duvara paralel uçarak yüzeye 60 ile 100 milimetre mesafeyi koruyarak köşeye kadar ilerleyebildi. Dron, duvarın eğik olduğu durumlarda bile yön bulabildi; bu, lazer sensörlere sahip bir dronun yapamayacağı bir şeydi. Ancak gerçek dünya koşullarında, örneğin bir yıkıntı alanında, engeller bu kadar düzenli yerleştirilmemiştir. Araştırmacılar, bu nedenle, keşfedilmemiş alanlara öncelik vererek duvarların şekillerini olasılıksal olarak tahmin eden bir keşif yöntemi geliştirdiler. Bu yöntemle, dron, cam duvarlarla çevrili küçük bir odada %90 başarı oranıyla 75 santimetre genişliğinde bir çıkış bulmayı başardı.
Bu dokunsal sistem, dronun 192 KB’lık belleğinin yalnızca küçük bir kısmını kullandığı için, geliştirme için hala alan bulunuyor. Delft Teknoloji Üniversitesi’nden doktora öğrencisi Chao-Shan Ye, “Dokunmanın boyut veya işlem gücü kaybına yol açmaması gerektiğini göstermek istedik” dedi.
Kaynak: Wired
