'Drone' Mini, Penjelajah Tangguh dan Canggih

Para peneliti berhasil menyuguhkan "kawanan drone" (drone kecil dalam jumlah banyak, lebih dari satu) yang dapat menjelajahi lingkungan secara lebih detail. Pekerjaan ini merupakan langkah penting dalam bidang robotik swarm.

Karya ini dipresentasikan dalam Science Robotics pada tanggal 23 Oktober. Selama ini tantangan datang dari fakta bahwa drone 33-gram yang kecil perlu bernavigasi secara mandiri. Sementara drone dituntut memiliki kemampuan penginderaan dan komputasi yang tidak terbatas.
Tim peneliti bersama dengan para peneliti dari TU Delft, University of Liverpool dan Radboud University of Nijmegen akhirnya berusaha menangani tantangan ini. Peneliti mengambil inspirasi dari kesederhanaan navigasi serangga.

Kawanan serangga telah mengilhami para ahli robotika untuk berpikir bahwa robot-robot kecil mungkin juga dapat mengatasi keterbatasan masing-masing dengan beroperasi dalam kawanan mereka. Sekelompok robot kecil dan murah akan mampu melakukan tugas-tugas yang saat ini di luar jangkauan robot besar secara individu.

Misalnya, sekumpulan drone kecil yang diterbangkan akan dapat menjelajahi lokasi bencana jauh lebih cepat daripada satu drone dengan ukuran lebih besar. Tapi kawanan drone seperti yang digambarkan tersebut belum terealisasi.

Selama empat tahun terakhir, tim peneliti gabungan dari universitas TU Delft, University of Liverpool, dan Radboud University of Nijmegen, yang dibiayai oleh yayasan ilmu pengetahuan nasional Belanda, program NWO Natural Artificial Intelligence, telah berupaya merancang kawanan drone kecil. Perangkat ini harus mampu untuk menjelajahi lingkungan yang tidak dikenal.

Tujuan dari proyek penelitian ini adalah untuk membuat langkah-langkah menuju penggunaan kawanan drone dalam skenario pencarian dan penyelamatan. Gagasan utama adalah bahwa di masa depan, petugas penyelamat akan dapat melepaskan "kawanan" drone kecil ini untuk menjelajahi situs bencana seperti bangunan yang akan runtuh.

Drone kecil dalam jumlah banyak ini akan memasuki gedung, menjelajahinya, dan kembali ke stasiun pangkalan dengan informasi yang relevan. Pekerja penyelamat kemudian dapat memfokuskan upaya mereka pada bidang yang paling relevan - misalnya, titik lokasi di mana masih ada orang di dalamnya.

Dalam proyek tersebut, pesawat tak berawak kecil dilengkapi dengan kamera. Drone kemudian dikirim di lingkungan kantor indoor untuk menemukan dua boneka yang mewakili korban dalam skenario bencana.

Tugas dari konsep ini jelas menunjukkan keuntungan memiliki gerobolan drone atau drone-drone kecil dalam jumlah banyak. Dalam 6 menit, kawanan drone yang terdiri dari 6 drone mampu menjelajahi sekitar 80 persen dari ruang terbuka - yang tidak mungkin dilakukan oleh salah satu drone saja.

Selanjutnya, drone berkerumun dan ternyata bermanfaat untuk redundansi. Satu drone menemukan korban, tetapi karena kegagalan perangkat keras kamera, itu tidak dapat mengembalikan gambar apa pun. Untungnya, drone lain menangkap korban melalui kamera juga.

"Tantangan terbesar dalam mencapai eksplorasi kawanan drone ini terletak pada tingkat kecerdasan individu drone," kata Kimberly McGuire, mahasiswa PhD yang telah melakukan proyek tersebut. Pada awal proyek, peneliti fokus pada pencapaian kemampuan penerbangan dasar seperti mengendalikan kecepatan dan menghindari rintangan.

Setelah itu, peneliti merancang metode untuk mendeteksi dan menghindari satu sama lain. Mereka menyelesaikan ini dengan meminta setiap drone membawa sebuah chip komunikasi nirkabel.

Drone kemudian menggunakan kekuatan sinyal di antara chip-chip ini, yakni seperti jumlah baris yang ditampilkan pada ponsel yang berkurang ketika menjauh dari router WiFi di rumah.

"Keuntungan utama dari metode ini adalah bahwa itu tidak memerlukan perangkat keras tambahan pada drone dan itu membutuhkan perhitungan yang sangat sedikit," kata McGuire.

Navigasi Otonom

Tantangan yang paling menakutkan dalam perjalanan penjelajahan adalah kesulitan membuat robot kecil menavigasi lingkungan yang tidak dikenal. Alasan untuk ini adalah bahwa robot kecil sangat terbatas dalam hal penginderaan dan perhitungan.

Sekali lagi, alam memberikan inspirasi penting. Serangga tidak membuat peta yang sangat rinci. Sebaliknya, mereka mempertahankan landmark dan tempat-tempat yang relevan secara perilaku seperti sumber makanan dan sarang mereka.

Gagasan utama yang mendasari metode navigasi baru adalah untuk mengurangi ekspektasi navigasi kami secara ekstrem. "kami hanya memerlukan robot untuk dapat bernavigasi kembali ke stasiun pangkalan," kata Guido de Croon, peneliti utama proyek ini.

"Kawanan robot pertama kali menyebar ke lingkungan dengan menyuruh masing-masing robot mengikuti arah yang berbeda. Setelah menjelajahi, robot kembali ke suar nirkabel yang terletak di stasiun pangkalan," tambah Croon.

"Metode navigasi yang diusulkan adalah jenis baru algoritma bug," tambah Kimberly McGuire. Algoritme bug tidak membuat peta lingkungan tetapi menangani hambatan saat itu.

"Pada prinsipnya, peta terperinci sangat nyaman. Ini karena memungkinkan robot untuk menavigasi dari titik mana pun di peta ke titik lainnya," tambah McGuire.

Namun, biaya membuat peta pada robot kecil sangat mahal.

Algoritma bug yang diusulkan mengarah ke jalur yang kurang efisien tetapi memiliki kelebihan yang bahkan dapat diimplementasikan pada robot kecil.

nik/berbagai sumber/E-6