سیستم تشخیص موانع پهپاد به کمک دوربین نورومورفیک [تماشا کنید]

سیستم تشخیص موانع و برخورد نکردن یک پهپاد با آن‌ها، یکی از حیاتی‌ترین تکنولوژی‌های به کار رفته در این گجت‌هاست. با این حال سیستم‌های تشخیص موانع فعلی، به اندازه کافی سریع نیستند. به همین دلیل دانشمندان دانشگاه زوریخ سیستمی برای پهپاد‌ها توسعه‌ داده‌اند که به کمک آن پهپاد می‌تواند در ۳.۵ میلی ثانیه مانع را تشخیص داده و از کنار آن عبور کند.

بر اساس گفته‌های محققین، سیستم‌های تشخیص موانع فعلی که در پهپاد‌ها تعبیه شده است، به ۲۰ الی ۴۰ میلی ثانیه زمان نیاز دارد تا بتواند مانعی را تشخیص داد و از کنار آن عبور کند. این سیستم برای حرکت پهپاد‌ها میان ساختمان‌های بلند یا درختان کاربردی است، ولی برای تشخیص پرندگان یا پهپاد‌ها دیگر اصلا جواب نمی‌دهد.

کندی این سیستم باعث می‌شود هدایت پهپاد در مواقعی که پهپاد‌های دیگر نیز حضور دارند یا مواقعی که احتمال سقوط اجسام و برخورد آن‌ها با سرعت زیاد به پهپاد بالاست، دشوار شود. محققین برای حل این مشکل، از دوربین‌های ایونت (Event Camera) یا دوربین‌های نورومورفیک استفاده کرده‌اند. با بهره‌گیری از این دوربین‌ها و همچنین استفاده از الگوریتم‌های مخصوص پهپادها، دانشمندان دانشگاه زوریخ موفق شدند زمان پاسخ پهپاد به یک جسم نزدیک‌شونده سریع را به ۳.۵ میلی ثانیه برسانند.

در دوربین‌های ایونت هر پیکسل به جای تحلیل مجزای یک صحنه برای تشخیص حرکت، به صورت جداگانه شدت تغییرات نوری را می‌سنجد. این بدان معناست که پیکسل‌هایی که حرکتی را تشخیص نمی‌دهند، ساکن مانده و به همین دلیل پردازش کمتری انجام می‌دهند که منجر به افزایش سرعت پاسخگویی می‌شود.

با این وجود، محققین دانشگاه زوریخ متوجه شدند که دوربین‌های ایونت اصلا برای استفاده در پهپاد‌ها بهینه نیست. برای سازگاری این دوربین‌ها با پهپاد‌ها، محققین از الگوریتم‌های اختصاصی خود استفاده کردند که نه تنها پیکسل‌های ساکن را نظارت کرده، بلکه حرکات خود پهپاد را نیز تصحیح کرده و به صورت زنده آن را پایش می‌کند.

اولین تست‌ها تنها روی خود دوربین انجام شد تا کارایی الگوریتم تشخیص موانع با سرعت بالا سنجیده شود. بسته به ابعاد جسمی که به سمت دوربین پرتاب می‌شد، سیستم توانست با دقت ۸۱ الی ۹۷ درصد آن‌ها را تشخیص دهد. در مرحله بعدی، آن‌ها دوربین را به پهپاد متصل کرده و دوباره سیستم را تست کردند. پهپاد توانست با موفقیت در ۹۱ درصد مواقع، موانع را شناسایی کرده و ار کنار آن‌ها رد شود.

یکی از این تست‌ها شامل پرتاب یک توپ بسکتبال از فاصله ۳ متری با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه می‌شد که پهپاد به خوبی آن را شناسایی کرده و جا خالی داده است. محققین به این نتیجه رسیدند که اگر سیستم، ابعاد جسم پرتابی را بداند با یک دوربین نیز می‌توان نتایج درخشانی گرفت. برای جا خالی دادن از موانعی که سیستم ابعاد آن‌ها را نمی‌داند، استفاده از دو دوربین ضروری است.

در نهایت سیستم تشخیص موانع هم باعث می‌شود که پهپاد موانعی که به سمت آن پرتاب می‌شود یا روی آن می‌افتد را شناسایی کرده و آن‌ها را با موفقیت رد کند و هم باعث می‌شود که پهپاد به صورت کلی تا ۱۰ برابر با سرعت بیشتری پرواز کند. یکی از محققین در رابطه با این دستاورد می‌گوید:

هدف نهایی ما این است که بتوانیم کاری کنیم پهپاد‌ها خود به تنهای به خوبی زمانی که هدایت می‌شوند، پرواز کنند. فعلا تمامی پهپاد‌هایی که به منظور جستجو و نجات استفاده می‌شند، خلبان دارند و به تنهای نمی‌توانند پرواز کنند. اگر بتوانیم کاری کنیم که این پهپاد‌های به خوبی زمانی که هدایت می‌شوند، پرواز کنند، می‌توانیم از آن‌ها در ماموریت‌هایی استفاده کنیم که خارج از دسترس و دید ما هستند.