TU Delft araştırmacıları, yalnızca kameralara güvenmek yerine dokunma hissini kullanarak dallara tünebilen bir drone geliştirdi.
Drone, bir dala yaklaşırken onu algılamak ve kavramak için dokunsal sensörler kullanıyor. Böylece yüzeye tutunmadan önce konumunu ayarlayabiliyor.
Drone dala güvenli biçimde tutunduktan sonra motorlarını kapatıp bulunduğu yerde kalabiliyor. Bu da gürültüyü azaltırken pil tasarrufu sağlıyor.
Bu yaklaşım, geleneksel görüntü tabanlı sistemlerin uygun tüneme noktalarını bulmakta zorlandığı orman gibi karmaşık ortamlarda droneların daha uzun süre görev yapmasını sağlayabilir.
Hisseden Drone
Cihaz dalların yerini bulmak, yaklaşmak ve kavramak için dokunma sensörlerini kullanıyor. Bu da kameralara tamamen bağımlı kalmadan dala konabiliyor.
Sistem, hafif ve insan biçimli bir robotik eli; yumuşak kapasitif sensörler ve fiziksel temas yoluyla bir dalın algılanmasını sağlayan dokunsal bir kontrol sistemiyle birleştiriyor. Hedefin doğru bir görsel modeline ihtiyaç duymak yerine drone, dalın nerede olduğuna dair yalnızca yaklaşık bir tahminle başlayabiliyor ve dokunma duyusunu kullanarak konumunu ve yönelimini aşamalı olarak daha hassas hale getirebiliyor.
Sistemin merkezinde, hem mekanik uyum hem de dokunsal geri bildirim sağlamak üzere tasarlanan üç parmaklı bir robotik el yer alıyor. Her parmak, dönel eklemlerle birbirine bağlanan üç yuvarlatılmış segmentten oluşuyor ve bu yapı insan parmağını andırıyor. Eklemlerdeki burulma yayları pasif bir sertlik yaratarak parmakları doğal yollarla kapalı konuma çekiyor. Bu mekanizma, bir dalı tutmak için gereken aktif kontrol ve güç miktarını ciddi oranda azaltıyor.
Parmaklar sert ve yumuşak malzemelerin birleşiminden üretiliyor. Segmentlerin yapısal omurgası PLA ile üç boyutlu yazıcıda basılırken, yumuşak silikon yüzeyler parmaklar bir dala temas ettiğinde sürtünme ve esneklik sağlıyor. Segmentlere yerleştirilen gömülü kapasitif algılama pedleri, temasın tek bir sensör yerine birden fazla noktadan algılanmasını mümkün kılıyor.
Dokunsal sensörler, silikon yüzeyin altına yerleştirilen bakır folyolardan güç alıyor. Sensörlü bir segment iletken bir nesneye dokunduğunda elektriksel kapasitans değişiyor. Bir MPR121 kapasitif algılama kontrolcüsü bu değişimleri işleyip ikili temas sinyallerine dönüştürüyor. Böylece drone, parmaklarının nereye temas ettiğine veya temas edip etmediğine dair gerçek zamanlı bilgi alıyor.
Araştırmacılar bu sinyalleri kapalı döngü bir uçuş kontrol sisteminin parçası olarak kullanıyor. Drone, önceden belirlenen bir iniş noktasına uçmak yerine, tahmini hedefinin etrafındaki alanı aktif olarak tarıyor. Parmaklarını eş zamanlı olarak açıp kapatırken sekiz çizen sinüzoidal bir desen izliyor. Bu arama deseni aynı zamanda dikey olarak kademelendiriliyor. Bu sayede el, dalın tahmini konumu etrafında çok daha geniş bir alanı tarayabiliyor.
Dokunma Hissi Drone’a Rehberlik Ediyor
İlk fiziksel temas, drone’un davranışında bir değişimi tetikliyor. Herhangi bir parmak dalı algıladığında sistem, bu temas bilgisini kullanarak cihazın hedefe göre nasıl konumlandığını belirliyor. Ardından, parmaklardaki teması izlemeye devam ederek uçuş pozisyonunu ve yönünü ayarlıyor.
Araştırmacılara göre bu kontrol mimarisi, kalkış, arama, temas algılama, yaklaşma, konumlandırma, döndürme, tamamlama, tüneme ve iptal süreçlerini içeren ardışık adımlardan oluşuyor. Söz konusu yapı, cihazın kavrama işlemini önceden belirlenmiş tek bir manevra olarak görmek yerine fiziksel temasa dinamik bir şekilde tepki vermesini sağlıyor.
Sistemin en kritik özelliklerinden biri, tutuşun dengeli olup olmadığını belirleme yeteneği. Drone, tüneme manevrasını tamamlamadan önce elin tamamından doğru temas bilgilerinin gelmesini bekliyor. Deneme başarısız olursa güvenli bir şekilde havada asılı kalma pozisyonuna geri dönüp yaklaşma sürecini baştan başlatabiliyor.
Bu yaklaşım, ek ağırlığın ve sürekli motor kullanımının pili hızla tükettiği küçük hava araçlarının sınırları göz önüne alınarak tasarlandı. Pasif mekanik ögeler, hafif malzemeler ve düşük güçlü dokunsal algılama sayesinde bu robotik el, tutunma işlemi için gereken enerjiyi en aza indirerek drone’u başarıyla taşıyabiliyor.
Sistem güvenli bir tutuşu doğruladığında, drone itki motorlarını kapatıyor ve dala tutunmaya devam ediyor. Bu yenilik, dokunma hissini basit bir çarpışma algılama mekanizması olmaktan çıkarıp hava navigasyonu, konumlandırma ve tutuş kontrolü için aktif bir bilgi kaynağına dönüştürüyor.
Kaynak: https://interestingengineering.com/ai-robotics/watch-drone-trades-cameras-for-touch-to-master-the-art-of-perching-on-branches
