Detectarea gazelor toxice în clădirile prăbușite din cauza cutremurelor sau a exploziilor, precum şi localizarea victimelor în locuri greu accesibile sunt scenariile de utilizare pentru o drona.
Drona este o „aeronavă” controlată dintr-o telecomandă. Nanodronele sunt platforme operaționale care cântăresc mai puţin de 250 de grame.
Nanodrona SNAV (Smelling Nano Aerial Vehicle) descrisă pentru prima dată într-un articol, în cadrul revistei Sensors, cântărește 35 de grame şi este concepută pentru a zbura şi identifica gazele din locurile în care alte vehicule nu pot pătrunde sau nu pot fi navigate de la distanţă. Are senzori de gaze nanometrici (MOX) care pot identifica gaze precum monoxidul de carbon (CO) sau metanul (CH4), dar şi alţi compuşi organici volatili (etanol, acetonă, benzen etc.), cu un prag de detectare de ordinul unei părți per milion în volum (ppmv).
Spre deosebire de alte dispozitive mai mari, SNAV este capabil să lucreze atât în spaţii interioare, mai mici, cât şi în spații mai mari, unde sursa de emisii chimice este dificil de accesat (tavane false, sisteme pentru conductele de aer etc.).
SNAV: de la detectarea gazelor toxice până la salvarea victimelor
Acest nou dispozitiv ar fi util în special în operațiunile de salvare în clădirile prăbușite din cauza cutremurelor sau a exploziilor. SNAV poate detecta gazele toxice, dar poate identifica şi victime inconştiente.
„Dispozitivul poate găsi şi droguri sau explozibili în locuri greu accesibile” , spune Santiago Marco, cercetător principal la IBEC (Institute of Bioengineering of California) și membru al Departamentului de Inginerie Electronică și Biomedicală, care a condus noul studiu de cercetare.
În aceste situații, după un cutremur sau o explozie, echipele de salvare au, de obicei, câini antrenați pentru a găsi victime. Posibilitatea de a utiliza roboți autonomi în aceste sarcini reprezintă o nouă opţiune.
În prezent, roboţii tereştrii sunt utilizaţi pentru a face căutări în domeniul localizării pe bază de semnalizare chimică.
„Astăzi, opţiunea de a folosi nanodronele lărgește capacitatea şi rapiditatea roboților de a se deplasa într-un spațiu interior, dar şi în spații în care există scări”, spune Marco, șef de semnalizare inteligentă pentru sisteme de senzori în bioinginerie, UB-IBEC.
Depășirea efectelor de turbulență a problemelor de navigare
Limitările privind greutatea şi utilizarea nanodronei, precum şi efectele negative ale turbulenţei produse de rotor asupra semnalelor senzorului reprezintă puncte de inflexiune foarte bune pentru proiectarea şi dezvoltarea tehnică a nanodronelor SNAV. Pentru a depăși aceste turbulențe care afectează procesul de obținere a datelor, echipa UB-IBEC a aplicat tehnici de procedură de semnal, pentru a obține informații utile de la senzorii din SNAV.
Un alt punct critic se referă la auto-localizarea nanodronei în situații de acțiune. În general, mecanismul de control al dronelor care parcurg distanțe mari, în spații deschise, se bazează pe un sistem de navigație GPS. Totuși, aceasta nu este o opțiune viabilă pentru dispozitivele care zboară în spații închise.
Noi algoritmi preluați din comportamentul animalelor
Ca parte a studiului, echipa de experți UB-IBEC a lucrat pe platforma SNAV, calibrând senzorii, verificând funcțiile acestuia și programând algoritmii pentru procesarea datelor, comunicarea și navigarea robotizată. Toate încercările de navigație robotizată de la SNAV au fost efectuate la Universitatea Örebro (Suedia), în colaborare cu experții Víctor Hernández și Achim J. Lilienthal.
Cercetătorii intenționează să continue studiul utilizând algoritmi bazați pe comportamentul insectelor, precum țânțarii sau moliile. „Un alt aspect la care vrem să lucrăm este fuziunea datelor de la mai mulți senzori de gaz, pentru a crește selectivitatea față de anumiți compuși de interes. În acest caz, cercetătorii ar lucra la experimente, în situații complexe și cu interferențe chimice”, a menționat Santiago Marco.
