ردیابی توده‌های شیمیایی با پهپاد

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، ربات‌هایی که به طور خودکار قادر به شناسایی و ردیابی رایحه‌های خاص هستند، می‌توانند طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های ارزشمند داشته باشند. به عنوان مثال، آن‌ها می‌توانند به شناسایی منابع مواد شیمیایی مضر موجود در هوا پس از رخ دادن حوادث خطرناک در نیروگاه‌ها، محل‌های مورد انفجار قرار گرفته یا موارد دیگر کمک کنند.

 

با این حال، توسعه ربات‌هایی که می‌توانند رایحه‌ها را به طور قابل اعتماد شناسایی و بررسی کنند، تاکنون چالش برانگیز بوده است. در واقع این امر معمولا مستلزم ادغام موثر حسگر‌های بو با کارایی بالا، الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری عمیق، پلتفرم‌های رباتیک قابل اعتماد و برنامه ریزان حرکتی (movement planners) است.

 

به نقل از تک اکسپلور، در این مطالعه محققان دانشگاه اوزاکا، شرکت سافت بانک و موسسه فناوری توکیو اخیرا پهپاد کوچکی به اندازه کف دست ساخته‌اند که می‌تواند برای ردیابی توده‌های شیمیایی در طول عملیات جستجو و نجات یا ماموریت‌هایی با هدف حفاظت از محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد. این پهپاد بر اساس فناوری تجسم جریان هوا به نام «سرعت سنجی تصویری ذرات» (particle image velocimetry) ساخته شده است.

 

«شونسوکه شیگاکی» (Shunsuke Shigaki) یکی از محققان این مطالعه گفت: تحقیق در مورد محلی‌سازی سه‌بعدی منبع بو با استفاده از پهپاد هنوز در مرحله توسعه است. در مطالعات قبلی، ما یک یا دو حسگر بو را بر روی یک پهپاد نصب کردیم که به طور گسترده در ارتفاع و جهت باد حرکت می‌کردند تا منبع بو را پیدا کنند. ما متوجه شدیم که این روش بسیار ناکارآمد است و با توجه به زمان کوتاه پرواز پهپاد، لازم بود به طور قابل توجهی عملکرد ردیابی بو سه بعدی بهبود یابد.

 

این پهپاد جدید به اندازه کف دست بر اساس روش سرعت سنجی تصویر ذرات ساخته شده است و سرعت سنجی تصویری ذرات نیز یک تکنیک نوری برای اندازه‌گیری میدان سرعت کل یک منطقه در جریان هوا به طور همزمان است. محققان به طور خاص از این تکنیک برای شناسایی جهت ورود مواد شیمیایی استفاده کردند.

 

این تیم برای نظارت سه‌بعدی بر مواد شیمیایی موجود در هوا، حسگر‌های بو را در سطوح بالایی و جلوی پهپاد خود نصب کردند. سپس آن‌ها الگوریتم‌های ۳ بعدی را با الهام از مکانیسم‌های بیولوژیکی که از طریق آن می‌توانند توده‌های شیمیایی موجود در یک ناحیه را ردیابی کنند، توسعه دادند.

 

در آینده، این پهپاد به اندازه کف دست و الگوریتم ردیابی توده‌های شیمیایی که توسط شیگاکی و همکارانش ساخته شده است، می‌تواند راه را برای ایجاد سیستم‌های رباتیک با عملکرد بهتر برای تشخیص بو‌ها و شناسایی منابع آن‌ها هموار کند. در مطالعات بعدی، محققان همچنین قصد دارند طراحی خود را بهبود بخشند تا اطمینان حاصل کنند که سیستم ردیابی توده‌های شیمیایی نیز در محیط‌های نامشخص، بهم ریخته و نقشه برداری نشده به خوبی عمل می‌کند.