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Piccoli droni che navigano con gli occhi degli insetti
Un minuscolo occhio artificiale ispirato ai sistemi di visione degli insetti potrebbe aiutare i piccoli droni volanti a navigare nell'ambiente circostante abbastanza bene da evitare collisioni mentre ronzano in spazi ristretti e disordinati, un passo fondamentale per rendere pratici questi piccoli veicoli volanti autonomi.
Negli ultimi anni una classe emergente di piccolissimi droni volanti è decollata nei laboratori di ricerca pubblici e privati (vedi Robotic Insect Takes Off). Questi mini droni potrebbero essere preziosi per lo spionaggio e la sorveglianza; potrebbero anche essere utili per cose come il monitoraggio di aree disastrate o la consegna di rifornimenti agli esseri umani. Ma c'è ancora molto lavoro da fare per lo sviluppo di sistemi di navigazione in miniatura, in particolare per gli spazi ristretti. Il solo fatto di evitare le collisioni è ancora una sfida tecnica importante, dice Dario Floreano , direttore del Laboratorio di Sistemi Intelligenti presso il Politecnico Federale Svizzero.
Alcuni hanno tentato di affrontare questo problema utilizzando fotocamere digitali, ma queste sono ingombranti e la necessità di un pacchetto piccolo e molto leggero ha portato i ricercatori, tra cui Floreano, a cercare informazioni sulla visione degli insetti. Gli insetti volanti evitano le collisioni grazie a minuscoli occhi che hanno una bassa risoluzione spaziale ma sono altamente sensibili ai cambiamenti nel modo in cui la luce viene riflessa mentre l'insetto si muove, oa causa del movimento di un oggetto nel suo campo visivo. Il nuovo sensore il suo gruppo recentemente svelato pesa solo due milligrammi e occupa solo due millimetri cubi e può rilevare il movimento in condizioni che vanno da una stanza poco illuminata a una luce solare molto intensa all'aperto, tre volte più veloce degli insetti che volano veloci, dice Floreano.
L'occhio artificiale è composto da una lente sopra tre fotorivelatori elettronici disposti in uno schema triangolare. Combinando le misurazioni dei singoli fotorilevatori, il dispositivo può rilevare la velocità e la direzione del movimento nella sua vista.
Algoritmi per l'elaborazione i segnali sono già stati sviluppati e possono essere programmati in piccoli chip per calcolare cose come la distanza dagli oggetti o il tempo fino a una potenziale collisione. Uno degli obiettivi del lavoro attuale del gruppo è l'integrazione di questo sistema in piattaforme aeree molto piccole come la quadrirotore pieghevole il laboratorio recentemente sviluppato. La sfida, afferma Floreano, sarà quella di combinare più occhi artificiali in configurazioni che consentano al drone di vedere tutto intorno ed evitare collisioni, stabilizzare la sua posizione di volo, atterrare e decollare. Dice che gli occhi elementari sono particolarmente adatti per droni che pesano 50 grammi o meno e che non possono sollevare un carico utile superiore a pochi grammi.
Il sensore potrebbe essere utile per altre cose oltre ai robot volanti. A scopo dimostrativo, il gruppo ha creato quello che Floreano chiama nastro visivo, un cerotto flessibile contenente molti occhi artificiali. Il nastro può essere attaccato a qualsiasi superficie curva, inclusi altri tipi di robot, veicoli e persino mobili e vestiti, afferma.