Opremljeni sitnim laserima za oči, rojevi umanjenih dronova robota uskoro bi mogli oprašiti polja usjeva, pretraživati urušene zgrade za preživjele ili vršiti mjerenja kvalitete zraka na velikim površinama.
U 2012. godini, istraživači sa Sveučilišta Harvard napravili su naslove kada su lansirali robotskog insekta, teškog samo miligrama, i promatrali kako uspješno leti i slijeta; godinu dana kasnije mogla je slijediti unaprijed programirani put. Od tada, RoboBee je naučio plivati, ali još je veliki jaz u njegovim sposobnostima: to se ne može učinkovito vidjeti.
Istraživači sa Sveučilišta u Buffalu i Sveučilišta na Floridi rade na tome da to promijene. Tijekom sljedeće tri godine, uz pomoć bespovratnih sredstava u iznosu od 1, 1 milijuna dolara od Nacionalne zaklade za znanost, Karthik Dantu iz Buffala i Sanjeev Koppal na Floridi testiraju načine kako smanjiti tehnologiju koja se koristi u lidaru ili otkrivanje svjetlosti i raspon, kako bi se malo bespilotne letjelice sposobnost navigacije prema nekom cilju bez da ih tamo vozi ljudski operater. Oni bi bili poput Google-ovog automobila za samostalno upravljanje, samo hiljadama puta manji.
„Trebao nam je senzor dubine za inteligentno ponašanje“, kaže Koppal. "Kad smo razmišljali o tome koje bismo tehnike mogli koristiti, lidar je bio na vrhu liste."
Razvijen 1960-ih nakon izuma lasera, lidar djeluje baš poput radara ili sonara, ali sa svjetlošću. Pulenjem niza nevidljivih snopova svjetlosti u okolno područje, lidar stvara detaljnu sliku okoliša na temelju svjetla odbijenog prema svojim senzorima. Lidar može koristiti svjetlost u vidljivoj, ultraljubičastoj i blizu infracrvenoj valnoj duljini za snimanje, a kraće valne duljine omogućuju mjerenje čestica sitnih poput aerosola u zraku.
No najmanji komercijalni lidarski sustav teži 830 grama, ili gotovo dva kilograma, dok je robotska pčela dugačka samo 80 miligrama - lakša od malog papirnog čepa. Drugim riječima, stvaranje mikrolidarne sposobnosti zahtijeva smanjivanje razine Ant-Man.
Konvencionalne kamere ne mogu se upotrijebiti, objašnjava Dantu, jer su roboti jednostavno premali - percepcija dubine kamerama zahtijeva da su udaljeni minimalno na udaljenosti, poput očiju, a takvu sobu na dronu nema. Snimanje i analiza svjetlosnih zraka za uočavanje udaljenosti i dubine bio je logičan put jer se oslanja na prikupljanje svjetlosti iz bilo kojeg smjera. Uz to, kamere i obrada slike troše mnogo energije, što je također na cijeni kod RoboBeesa. Oko 97 posto ukupnog budžeta snage na pčeli robota troši se letom; računalni i senzorski sustavi se bore s ostalim sustavima za ostatke.
Uz donaciju, Koppal dizajnira nove lagane senzore, a Dantu radi na matematičkim algoritmima kako bi ti senzori pomogli da najbolje iskoriste podatke koje prikupljaju. Koppalov kolega na Floridi, Huikai Xie, radi na izgradnji potrebnih laserskih emitera.
Prvo, istraživači će koristiti zrcalo sa širokokutnom optikom na dronu za skupljanje laserskih impulsa s udaljene bazne stanice lidar i precizno odrediti odgovarajući algoritam za senzore s tim podacima. Drugi korak je postavljanje laserske diode na sam dron, koji se preko tetera napaja na baznu stanicu ili bateriju. Odatle je krajnji cilj to da se sve interno napaja.
(Laboratorija za mikrobiotike, Harvard John A. Paulson Škola inženjerstva i primijenjenih znanosti i Institut Wyss za biološki nadahnuto inženjerstvo) Microlidar se može upotrijebiti u endoskopskim sondama, alatima sličnim štapiću koji se koriste tijekom operacije, a koji trenutno koriste ultrazvuk za vizualizaciju unutarnjih organa i tjelesnih struktura. Cijeli je niz robotskih pčela mogao nadzirati zagađenje zraka, vremenske prilike ili prometne obrasce na velikom području. Bilo koja disciplina koja trenutno koristi lidar mogla bi potencijalno imati koristi, uključujući topografsko mapiranje, otkrivanje seizmičkih grešaka, identifikaciju neotkrivenih ležišta minerala, arhitektonsko planiranje i održavanje kanalizacije.
Iako su se Dantu i Koppal fokusirali na dobivanje održivog sustava lidara za bespilotnu letjelicu, samo kako će se podaci prikupljati i obrađivati prepreka je o kojoj često raspravljaju. Pčela ili pčela pčela mogu samostalno obavljati određeni dio obrade podataka, kao i zajednički prijenos podataka pomoću kodiranih impulsa svjetlosti na baznu stanicu za dubinsko računanje.
Michael Olsen, izvanredni profesor geomatike na Sveučilištu Oregon State, zajedno s lidarima radi na proučavanju topografije i preslikavanja terena, koristeći uglavnom prizemne skenere za pregled obalne erozije, sigurnosti mostova i inženjeringa potresa. Kaže da je nedostatak sposobnosti za prikupljanje kompletnog skupa podataka jedno veliko ograničenje kod konvencionalnih lidar sustava.
"Neizbježno imamo nedostatke u našim podacima zbog ograničenja vida", kaže Olsen. "Ti bi RoboBejevi mogli biti vrlo korisni za popunjavanje nekih od tih praznina kako bi se dobio cjelovitiji model. Smanjenje veličine aktivnog laserskog sustava, poput lidara, prilično je izazov, a ono čime se istraživači bave ovdje je posve nova ljestvica. Zvuči kao da su smislili vrlo zanimljiva rješenja za ograničenja snage, težine i veličine. "
Potpuno shvaćeno, roj pčelinjih dronova opremljenih mikrolidarima mogao je letjeti oko drveća u gustoj šumi kako bi bolje uhvatio strukturu svakog stabla ili ispod stupova mosta, što je teško napraviti konvencionalnim tehnikama.
Iako se lidar trenutno koristi u istraživačke i industrijske primjene, mikrolidar bi mogao imati mnoge kućne ili medicinske svrhe. Lovci na kuće mogli bi imati pristup potpunom 3D prikazu kuće na prodaju i znati točne dimenzije soba kako bi planirali kako namještaj može stati. Misije potrage i spašavanja mogle bi se kombinirati kroz male prostore unutar srušenih struktura. Kućni sustavi mogli bi otkriti je li nešto izvan ili nedostaje ili se stupanj promjene zemlje pomaknuo nakon klizišta ili potresa. A bodybuilderi ili osobe koje traže mršavljenje mogle bi redovito i detaljno pregledavati svoja tijela kako bi znale opseg svog napretka.
Dantu i Koppal priznaju da su takve vrste primjene još mnogo godina u budućnosti, ali da je praktična priroda tehnologije obećavajuća.
"Ako nešto možete učiniti na RoboBeeu, to možete učiniti bilo gdje", kaže Koppal. „Mikrolidar može raditi gdje god se redovito koristi lidar. Postoje sve vrste primjena u poljoprivredi i industriji gdje ljudi već koriste lidar za preslikavanje tvorničkog dna ili farme. U mnogo su slučajeva manje i jeftinije samo bolje. "
I zapamtite, ovi laseri nisu moćni motori. RoboBees ih neće koristiti za podjelu i osvajanje - samo kako bi dobili precizniji pogled na svijet oko sebe.
