ロボット工学研究室にフォグマシン、ストロボライト、偽のコウモリが何のためにあるのでしょうか? いいえ、彼はハロウィンパーティーを開いていません。 次世代の救助ドローンのテストベッドです。現在のモデルはカメラとレーザーセンサーに依存していますが、 ワーチェスター工芸研究所 超音波で「見る」小型ドローンを開発中。コウモリみたいに。
暗闇、濃い煙、霧の中でも作動します。費用も安く、重さも1ポンド未満で、従来のシステムでは対応できない場所で人命を救うことができます。教授 ニティン・サンケット 彼はそれを理解した NSFから70万5000ドル 完璧にするために。もっと知りたいですか？そのためにここにいます。
視覚が制限となるとき
10年以上にわたり、航空ロボット工学は視覚ベースのシステムに重点を置いてきました。カメラ、光学センサー、ライダーなどは、光と清浄な空気があれば問題なく機能します。しかし、夜間に地震が発生したり、火災で煙が充満したり、雪崩で雪埃が舞い上がったりすると、これらのシステムは役に立たなくなります。 カメラは黒だけを映し出す。レーザー光線は浮遊粒子の中に消えてしまう。 救助活動は中止される。
サンケットはこれをよく知っています。
「地震や津波が起こると、まず電線が切れます。たいていは夜間です。生存者の捜索を朝まで待つわけにはいきません。」
そこで彼は自然を眺めた（常に祝福されますように） バイオミメティック（原文が不明瞭なため、正確な翻訳ができません。）暗闇の中で完璧に移動できる生き物はこの世に存在するのでしょうか？その答えは、何百万年もの間、洞窟の中を飛び回ってきたコウモリです。
見るのではなく聞くミニドローン
Il PeARバット （研究グループ名より 知覚と自律ロボット）は重さ100グラム未満、体長10センチ未満。カメラもLIDARも搭載していない。搭載されているのは超音波センサー。公共トイレの自動水栓に搭載されているような安価なものだ。高周波の音波パルスを発射し、障害物に反射した反響音を「聴く」。音は光とは異なり、煙、霧、塵を透過する。
人工霧室に改造された実験室でのテスト中、学生は コリン・バルフォー 彼はミニドローンを、まずライトを点灯した状態で飛ばし、次にほぼ真っ暗な状態で飛ばした。結果は？全く同じだった。ドローンはプレキシガラスの壁を認識し、視覚的な補助なしに自律的に進路を反転した。
La 音響技術がナビゲーションと障害物回避を管理する 光学システムよりもはるかに高いエネルギー効率を実現します。
カメラは消えません。エリアに到達した後も、生存者の位置特定に役立ちます。ただし、主なナビゲーションは音声のみです。
ミニドローン、騒音の（解決された）「かかと」
開発は順調に進まなかった。プロペラの騒音が超音波に干渉し、システムは事実上無音状態になった。解決策は、 メタマテリアル音波を変調させるように設計された幾何学的構造。レコーディングスタジオの吸音フォームのようなものですが、ドローンに応用されています。研究チームは、干渉を劇的に低減する3Dプリントの保護シェルを開発しました。
そしてソフトウェア人工知能は、超音波信号をフィルタリングして解釈するように訓練されている。 深い学習 物理学に基づいた情報。階層的強化学習システムにより、ドローンは障害物を動的に回避しながら、定義されたターゲットを航行できます。すべての計算は機内で行われ、外部インフラは必要ありません。
バット以外にも、やりすぎではない
サンケット氏は、まず限界を認め、「コウモリは驚異的です。私たちはそれに遠く及びません」と語る。コウモリは特定の音だけを聞き取るために筋肉を収縮・圧縮し、数メートル離れたところから人間の髪の毛ほどの細い物体まで検知できる。
PeAR Batは今のところ、秒速約2メートルで飛行することで障害物を回避できます。実際の救助任務には遅いですが、これはまだ始まりに過ぎません。
このプロジェクトは、従来のシステムが効果を発揮できない環境で運用できるドローン群の開発を目指しています。エコーロケーションと慣性計測ユニット、その他のセンサーを統合することで、 センサーフュージョンこれらのデバイスは、状況認識とナビゲーションの信頼性を劇的に向上させる可能性があります。将来のバージョンでは、超音波も利用できるようになります。 生存者の心拍を検出するドローンをさらに正確な位置測定ツールへと変貌させます。
ミニドローン、一生もののコスト
ヘリコプターによる救助活動には最大100.000万ユーロの費用がかかります。LIDARは効果的ですが、エネルギーを大量に消費し、煙の中ではそもそも役に立ちません。4Kカメラを搭載した市販のドローンは数千ユーロもしますが、日が沈んだり霧が立ち込めたりすると、たちまち庭の道具と化します。
PeAR Batは商用グレードのホビー用部品で作られており、価格はわずか数百ユーロです。 開発チームはラボでのテストから現場での展開に移行する予定だ 3年から5年以内に。
応用範囲は救助活動だけにとどまらず、被災地の監視、危険な環境の調査、環境保護など多岐にわたります。サンケト氏は、音響航法の原理が、以下のような多様な分野に恩恵をもたらす可能性があると示唆しています。 自動運転車、サンゴ礁の保全、火山の探査。
研究者たちは既に速度を秒速2メートル以上に引き上げる研究を進めています。森林内の高速道路では、音が圧縮されます。これはモデル化で考慮する必要がある現象です。これは技術的な詳細ではなく、時間通りに到着できるかどうかの違いです。
飛行はすでに始まっている
アメリカだけではない。ノルウェーは ブラックホーネット4西側諸国の軍隊が使用する手のひらサイズのドローン。受賞した。 ブルーUASリフレッシュ 2025年に米国国防総省の承認を得て、バッテリー寿命と耐候性を向上させる。ハーバード大学は、 ロボビー飛行、着陸、さらには水上機から空中機への切り替えも可能な超小型ドローン。米空軍は小型ドローンの開発を認めているものの、進捗状況については公表していない。
これらの小型ドローンは、民間分野にも革命をもたらす可能性があります。精密農業、インフラ点検、野生生物監視など、人命を危険にさらすことなく厳しい条件下での運用が求められるあらゆる分野に活用できます。
サンケット氏は、ほとんど明白でありながら、非常に重要な考察で締めくくっている。「緊急事態においては、煙が晴れるのを待つことはできない」。これはシンプルな発言だが、国立科学財団が今後3年間で70万5000ドルを超音波センサー、3Dプリントメタマテリアル、そして世界を「感知」するように訓練されたニューラルネットワークに投入する理由を的確に捉えている。
数百万年にわたる進化の過程で、コウモリは暗闇でも飛ぶことを学んできました。今度はロボットが同じ教訓を学ぶ番です。そして、彼らがそれを学べば、もしかしたらもっと多くの命を救えるかもしれません。
