Adaptarea dronei quadcopter s-a realizat pe baza unei tehnologii de vizualizare a fluxului de aer cunoscută sub numele de velocimetrie

Aproape toate prezentările privind evoluția recentă a dronelor (aeriene, terestre, plutitoare etc.) încep prin a scoate în evidență „alte și alte domenii” în care a pătruns această relativ nouă tehnologie și performanțele remarcabile pe care le-a putut atinge. Un exemplu recent, anunțat la sfârșitul lunii noiembrie, se referă la adaptarea unei drone aeriene de dimensiuni reduse (sUAV, small Unmanned Aerial Vehicle) care „îi permite să acționeze ca un detector zburător de gaze” (uasvision.com). Drona „creată” de un grup de cercetători japonezi de la Universitatea Osaka¹⁾, SoftBank²⁾ și Institutul de Tehnologie din Tokyo³⁾ ar putea fi folosită pentru a descoperi miros de substanțe chimice „în timpul operațiunilor de căutare și salvare sau al misiunilor care vizează protejarea mediului”, după cum se arată pe site-ul techxplore.com. Tech Xplore este o sursă on-line de informații care acoperă o gamă largă de subiecte. Conținutul site-ului techxplore.com este actualizat continuu, prezentând date recente din domeniile electronicii și ehnologiei, axându-se pe robotică, tehnologia informației, ecologie, inginerie, telecomunicații și altele, în general pe tehnologia de ultimă generație. Drona cu o configurație originală a apărut pentru prima dată într-o lucrare publicată în IEEE TIM (Transactions on Instrumentation and Measurement) la sfârșitul lunii octombrie a.c. Un site al asociației mondiale IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer), și anume ieee-ims.org, precizează că IEEE TIM „publică lucrări care abordează soluții inovatoare pentru crearea și utilizarea instrumentelor și echipamentelor electrice și electronice de măsurare și monitorizare a fenomenelor fizice în scopul promovării științei, metodelor, funcționalității și aplicațiilor de măsurare”. Principiile modificărilor la „quadcopter-ul de dimensiunea palmei” au la bază tehnologia de vizualizare a fluxului de aer cunoscută sub numele de velocimetria imaginii particulelor⁴⁾. Monitorizarea substanțelor chimice din aer, în trei dimensiuni, a fost posibilă prin integrarea senzorilor de miros pe suprafețele superioare și frontale ale UAV. În imaginea alăturată, preluată de pe site-ul techxplore.com, se observă poziția senzorilor pe structura dronei quadcopter (UAV cu patru propulsoare). Pentru a se adapta acestui amplasamnt unic, au fost creați algoritmi inspirați de mecanismele biologice ale moliilor care se pot orienta după miros. Lucrarea publicată de IEEE TIM arată că s-a pornit de la premisa că „mirosul are o persistență și o difuzie diferită în comparație cu semnalele transmise de unde, cum ar fi lumina și sunetul”. Majoritatea sistemelor robotizate utilizează imaginea și sunetul, iar utilizarea sistemului olfactiv ar fi într-adevăr o noutate pentru robotică. Cele mai multe animale, inclusiv insectele, „folosesc mirosul ca instrument de comunicare și de navigare”. Shunsuke Shigaki, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul, a declarat pentru TechXplore, „În studiile noastre anterioare, am montat unul sau doi senzori de miros pe o dronă care s-a deplasat pentru a găsi sursa de miros în direcții pe înălțime și cu vânt transversal”. Această metodă nu a fost eficientă și, având în vedere timpul de zbor relativ scurt al dronei, a fost necesară îmbunătățirea performanțelor de urmărire 3D a emanațiilor de gaze”. Difuzia mirosului este foarte complexă, dar „combinația propusă de aranjament al senzorilor și algoritmul nostru permite localizarea foarte eficientă a sursei”, a mai explicat Shunsuke Shigaki. Astfel s-a proiectat și verificat experimental o amplasare a senzorilor de miros astfel încât drona de dimensiunea unei palme să obțină calitatea olfactivă necesară, să rezolve problema de urmărire a degajărilor de la substanțele chimice în spațiu. O altă provocare a fost identificarea direcției din care apare mirosul. Dacă sistemele robotizate ar putea monitoriza mirosurile, asemenea insectelor, ar contribui decisiv la detectarea sursei și la localizarea gazelor toxice. Obiectivul studiului este ajutorul necesar operațiunilor de salvare, detectarea și localizarea explozivilor, urmărirea surselor de poluare a aerului și a incidentelor de sufocare după incendii. Prin urmare, cercetătorii au încercat să elaboreze metode de identificare a surselor de miros folosind roboți mobili și au ajuns la concluzia că dronele sunt cele mai adecvate dispozitive.

¹⁾ Universitatea Osaka (prescurtat OU, Osaka University) este una dintre cele mai cuprinzătoare și mai productive instituții de cercetare din Japonia. Site-ul osaka-u.ac.jp consideră că, „unele dintre cele mai avansate cercetări din lume au loc la OU”. În Proiectul Universitar Global, un proiect de finanțare al guvernului japonez început în anul 2014, a fost listată ca „universitate de top”. Prin acest program de promovare la nivel internațional a universităților publice și private din Japonia, absolvenții sunt susținuți să ocupe poziții de conducere oriunde în lume.

²⁾ SoftBank Group Corp. este un holding japonez cu sediul central în modernul cartier Minato al capitalei Tokyo. Grupul multinațional s-a concentrat, în primul rând, pe managementul investițiilor, orientarea principală fiind spre companiile care operează în sectoare importante, ca cercetarea, energia, tehnologia și finanțele.

³⁾ Institutul de Tehnologie din Tokyo este o universitate națională de cercetare situată în zona Greater Tokyo din capitala Japoniei, cea mai populată zonă metropolitană din lume. Cunoscută sub numele Tokyo Tech, este „cea mai mare instituție de învățământ superior a statului japonez dedicată științei și tehnologiei”. Fiind considerată una dintre cele mai prestigioase universități din Japonia, a fost selectată ca universitate de top în Proiectul Universitar Global finanțat de guvernul japonez (vezi pct. 1 din subsolul articolului).

⁴⁾ Termenul velocimetrie (din latină vēlox, -ocis „iute, rapid” și –metrie „măsurare”, sufix din greaca veche) din ingineria mecanică, folosit în principal în domeniul metrologiei, se referă la măsurarea debitului unui fluid prin urmărirea particulelor și implică mai multe procese complexe. „Studiul vitezei lichidelor și al gazelor se numește velocimetrie”, este definiția din collinsdictionary.com. Procesul de determinare a vitezei fluidelor este folosit pentru rezolvarea problemelor din dinamica fluidelor, în aplicații industriale sau la crearea de noi tipuri de senzori pentru fluxul fluidelor.