Pesquisadores testam nova tecnologia de navegação por drone em um canteiro de obras de túnel japonês ativo

Para que os drones salvem vidas em missões de busca e salvamento, ou até mesmo entreguem nossos pacotes de forma confiável, eles precisam navegar em ambientes dinâmicos sem acidentes. Os veículos aéreos não tripulados (UAVs) tiveram sucesso ao navegar em espaços abertos repetidas vezes, mas a imprevisibilidade dos obstáculos em movimento tem sido um desafio, especialmente em ambientes internos sem sinais de GPS. Kenji Shimada e seus alunos se dedicaram a esse problema para desenvolver uma nova tecnologia que permite voos autônomos em ambientes internos dinâmicos.

As novas tecnologias, navegação por drones e prevenção de obstáculos, bem como rastreamento e mapeamento dinâmico de obstáculos, foram postas à prova no inverno passado. Os drones da Shimada foram encarregados de navegar em um local ativo de construção de um túnel japonês, evitando colisões com trabalhadores humanos em movimento, como parte de um projeto patrocinado por parceiros da indústria, Toprise Co., Ltd.

“As empresas reconheceram que os jovens não querem mais realizar trabalhos físicos perigosos, por isso estão investindo em robótica para preencher essa lacuna”, explicou Shimada, professor de engenharia mecânica.

Os drones da Shimada foram capazes de medir a geometria 3D da escavação na frente do túnel. Estas informações, quando comparadas com os dados do projeto, informam aos construtores quais partes do túnel estão concluídas e quais partes precisam ser ampliadas, sem colocar as pessoas em risco.

“Até onde sabemos, esta é a primeira vez que a digitalização 3D com um drone autônomo foi feita em ambientes dinâmicos de túneis em construção”, disse Zhefan Xu, principal Ph.D. aluno do projeto drone.

Para prever o caminho de objetos em movimento, como pessoas trabalhando no túnel, a equipe introduziu o primeiro sistema em tempo real que usa um mapa híbrido 3D para contabilizar o ambiente estático enquanto rastreia simultaneamente obstáculos dinâmicos. Com esta tecnologia, a equipe refinou seu algoritmo anterior para levar em conta o planejamento em tempo real exigido pelos drones em movimento para evitar colisões. O sistema combinado permite que os drones se aproximem de onde uma colisão pode ocorrer e a evitem.

“A ideia deste projeto surgiu de uma cena de um filme de ficção científica em que um robô voava inspecionando uma estrutura subterrânea. Depois de uma década de pesquisa sobre drones e três anos neste projeto, estou entusiasmado por termos conseguido. uma realidade. Acredito que esta tecnologia terá um grande impacto na melhoria da segurança dos trabalhadores nos canteiros de obras”, disse Shimada. Esta pesquisa foi apresentada na Conferência Internacional sobre Robótica e Automação (ICRA) de 2023, organizada pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE).