Pastoreo robótico de una bandada de pájaros usando drones

Pastoreo robótico de una bandada de pájaros usando drones
Los investigadores crearon un nuevo algoritmo para permitir que un solo vehículo aéreo no tripulado robótico arrebate una bandada de pájaros lejos de un espacio aéreo designado. Este novedoso enfoque permite que un solo drone quadrotor autónomo arrebate una bandada de pájaros sin romper su formación.

El profesor David Hyunchul Shim en KAIST en colaboración con el profesor Soon-Jo Chung de Caltech y la profesora Aditya Paranjape del Imperial College de Londres investigó el problema de desviar una bandada de aves de un área prescrita, como un aeropuerto, utilizando un UVA robótico.

Se introdujo una novedosa estrategia de control de límites llamada algoritmo de punto de ruta m para permitir que un único UAV perseguidor guíe el rebaño de manera segura sin fragmentarlo.

El equipo desarrolló el algoritmo de pastoreo sobre la base de las propiedades macroscópicas del modelo de flocado y la respuesta del rebaño. Ellos probaron su robot autónomo drone al pastorear con éxito una bandada de aves fuera de un espacio aéreo designado cerca del campus de KAIST en Daejeon, Corea del Sur. Este estudio está publicado en IEEE Transactions on Robotics .

«Es bastante interesante, e incluso impresionante, monitorear cómo las aves reaccionan a las amenazas y se comportan colectivamente contra los objetos amenazadores a través del rebaño.

Hicimos observaciones cuidadosas de la dinámica del rebaño y las interacciones entre los rebaños y el perseguidor.

Esto nos permitió crear una «nuevo algoritmo de pastoreo para rutas de vuelo ideales para drones entrantes para alejar el rebaño de un espacio aéreo protegido», dijo el profesor Shim, quien dirige el Grupo de Investigación de Sistemas No Tripulados en KAIST.

Los choques con aves pueden amenazar la seguridad de los aviones y sus pasajeros. Las aeronaves civiles coreanas sufrieron más de 1,000 ataques con aves entre 2011 y 2016. En los EE. UU., 142,000 ataques con aves destruyeron 62 aviones civiles, lesionaron a 279 personas y mataron a 25 entre 1990 y 2013. En el Reino Unido en 2016. H

ubo 1,835 huelgas confirmadas , unos ocho por cada 10.000 vuelos. Las colisiones de aves y otros animales salvajes con aeronaves causan más de 1,2 billones de dólares en daños a la industria de la aviación en todo el mundo anualmente.

En el peor de los casos, los gansos canadienses apagaron ambos motores de un avión de US Airway en enero de 2009. El vuelo tuvo que hacer un aterrizaje de emergencia en el río Hudson.

Los aeropuertos e investigadores han continuado reduciendo el riesgo de choques de aves a través de una variedad de métodos.

Asustan a las aves usando depredadores como halcones o ruidos fuertes de pequeños cañones o pistolas. Algunos aeropuertos intentan evitar que las aves se acerquen a las áreas circundantes de cultivos donde las aves comen y se esconden.

Sin embargo, las aves son inteligentes. «Me sorprendió la capacidad de las aves para interactuar con los objetos voladores. Pensamos que solo las aves de presa tienen un fuerte sentido de maniobra con la presa.

Pero nuestra observación de cientos de aves migratorias, como garzas y leones, nos llevó a alcanzar la «La hipótesis de que todos tienen niveles similares de maniobra con los objetos voladores.

Será muy interesante colaborar con los ornitólogos para estudiar más a fondo el comportamiento de las aves con los objetos aéreos», dijo el profesor Shim.

«Los aeropuertos están tratando de transformarse en aeropuertos inteligentes. Este algoritmo ayudará a mejorar la seguridad de la industria de la aviación. Además, también ayudará a controlar la influenza aviar que afecta a las granjas de todo el país cada año», enfatizó.

Para este estudio, se desplegaron dos drones. Un avión no tripulado realizó varios tipos de maniobras alrededor de los rebaños como perseguidor de arrear aviones no tripulados, mientras que un avión no tripulado de vigilancia se mantuvo a gran altura con una cámara apuntando hacia abajo para registrar las trayectorias del avión no tripulado y las aves.

Durante los experimentos con garcetas, las aves realizaron frecuentes visitas a un área de caza cercana y se encontró que una gran cantidad de garzas regresaban a sus nidos al atardecer. Durante el tiempo, el equipo intentó volar el avión no tripulado en varias direcciones con respecto al rebaño.

El zángano se acercó al rebaño por un lado. Cuando los pájaros notaron el drone, se desviaron de sus caminos originales y volaron a 45? ángulo a su derecha. Cuando los pájaros notaron al drone cuando aún estaba lejos.

Ajustaron sus caminos horizontalmente y realizaron pequeños cambios en la dirección vertical. En la segunda ronda del experimento en loones, el dron voló casi paralelo a la trayectoria de vuelo de una bandada de pájaros, comenzando desde una posición inicial ubicada justo al lado de la trayectoria de vuelo nominal.

Las aves tenían una velocidad de vuelo nominal que era considerablemente más alta que la del avión no tripulado, por lo que la interacción tuvo lugar durante un período de tiempo relativamente corto.

El profesor Shim dijo: «Creo que acabamos de completar el primer paso de la investigación. Para el próximo paso, se desarrollarán e integrarán más sistemas para la detección de aves, el alcance y el despliegue automático de aviones no tripulados».

«El profesor Chung en Caltech se graduó en KAIST. Y su primer alumno fue el profesor Paranjape, que ahora enseña en Imperial. Es muy interesante que esta investigación haya sido realizada por un miembro de la facultad de KAIST, un alumno y su alumno en tres continentes diferentes»

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