Algoritma baru meningkatkan efisiensi robot penyapu ranjau bawah air

Anonim

Algoritma baru meningkatkan efisiensi robot penyapu ranjau bawah air

Robotika

Darren Quick

17 Juli 2012

Model bawah laut baling-baling kapal dibuat menggunakan algoritma yang dikembangkan oleh para peneliti MIT (Gambar: Franz Hover, Brendan Englot)

Selain penyelam manusia yang dilengkapi dengan kamera sonar, Angkatan Laut AS juga telah melatih lumba-lumba dan singa laut untuk mencari bom di dan di sekitar kapal. Semua metode ini mahal dan tidak dapat selalu memberikan kinerja terbaik di semua lingkungan. Robot akan menjadi jawaban yang jelas dan robot bawah air telah menjadi fokus dari banyak penelitian dan pengembangan dalam beberapa tahun terakhir. Sekarang para peneliti di MIT telah mengembangkan algoritme baru untuk meningkatkan kemampuan navigasi dan mendeteksi fitur dari robot-robot ini.

Dengan tujuan akhir merancang robot yang sepenuhnya otonom yang dapat menavigasi dan memetakan lingkungan bawah air yang keruh tanpa pengetahuan sebelumnya tentang lingkungan dan mendeteksi ranjau yang berdiameter 10 cm, Franz Hover, Profesor Pengembangan Karir Finmeccanica di Departemen Teknik Mesin, dan mahasiswa pascasarjana Brendan Englot datang dengan algoritme untuk memprogram robot yang disebut Kendaraan Bawah Tanah Otonom Melayang (HAUV).

Mendapatkan robot untuk memberikan gambaran lengkap tentang struktur masif, seperti kapal tempur angkatan laut, termasuk fitur-fitur kecil seperti baut, struts dan ranjau kecil, bukanlah tugas yang mudah. Dan dengan tambang yang berdiameter 10 cm (3, 9 inci) masih cukup kuat untuk menyebabkan kerusakan serius pada kapal, perhatian terhadap detail adalah yang paling penting.

"Tidak cukup hanya melihatnya dari jarak yang aman, " kata Hover. "Kendaraan harus masuk dan terbang melalui baling-baling dan kemudi, mencoba menyapu semuanya, biasanya dengan sensor jarak pendek yang memiliki bidang pandang terbatas."

Untuk memberikan sapuan rinci dari lambung kapal, para peneliti mengambil pendekatan dua tahap. Pertama, robot diprogram untuk berenang di kotak di sekitar lambung kapal pada jarak aman 10 meter (33 kaki), menggunakan kamera sonar untuk mengumpulkan data yang digunakan untuk menghasilkan awan titik berbintik. Meskipun baling-baling kapal yang besar dapat diidentifikasi pada resolusi rendah ini, itu tidak cukup rinci untuk membuat tambang kecil.

Selain itu, titik awan mungkin belum tentu memberitahu robot di mana struktur kapal dimulai dan berakhir - masalah jika ingin menghindari tabrakan dengan baling-baling kapal. Untuk menghasilkan model kapal tiga dimensi "kedap air", para peneliti menerjemahkan titik ini ke dalam struktur padat dengan mengadaptasi algoritma komputer-grafis ke data sonar.

Setelah robot memiliki struktur yang solid untuk bekerja, robot bergerak ke tahap kedua. Ini melihat robot yang diprogram untuk berenang lebih dekat ke kapal, dengan gagasan untuk menutupi setiap titik di jaring pada jarak spasi 10 cm.

Sementara pola sapuan yang tampaknya paling jelas akan menjadi satu jalur pada satu waktu - seperti memotong rumput - para peneliti datang dengan pendekatan yang lebih efisien. Menggunakan algoritma optimasi robot diprogram untuk menyapu seluruh struktur sambil memperhitungkan bentuk 3D mereka yang rumit. Para peneliti mengatakan teknik ini secara signifikan memperpendek jalur yang dibutuhkan robot untuk melihat seluruh kapal.

Tim ini telah menguji algoritmanya dengan membuat model bawah laut Curtiss, sebuah kapal dukungan militer setinggi 183 meter di San Diego, dan Seneca, pemotong 82 meter di Boston. Tes pada sistem berlanjut bulan ini di Boston Harbor. Dengan Angkatan Laut AS juga mengembangkan robot pembersih hull otonom, mungkin akan segera ada sejumlah robot yang saling menjaga satu sama lain di dalam dan di sekitar lambung kapal.

"Tujuannya adalah untuk bersaing dengan penyelam dalam kecepatan dan efisiensi, mencakup setiap inci persegi kapal, " kata Englot. "Kami pikir kami sudah dekat."

Hover dan rekan-rekannya telah merinci pendekatan mereka dalam sebuah makalah untuk muncul di International Journal of Robotics Research .

Video di bawah ini menunjukkan jalur cakupan 3D yang diambil oleh HAUV ketika memetakan SS Curtiss menggunakan algoritme baru.

Sumber: MIT

Model bawah laut baling-baling kapal dibuat menggunakan algoritma yang dikembangkan oleh para peneliti MIT (Gambar: Franz Hover, Brendan Englot)