Drony inspirowane zachowaniem pszczół miodnych mogą zrewolucjonizować rolnictwo i przemysł. Zespół naukowców z Niderlandów i Niemiec opracował nowatorską strategię nawigacji dla powietrznych robotów, która pozwala im samodzielnie odnajdywać drogę do domu – nawet po długich i krętych trasach. Rozwiązanie, nazwane "Bee-Nav" wykorzystuje mechanizmy obserwowane u pszczół i otwiera nowe możliwości dla lekkich, energooszczędnych dronów pracujących w szklarniach, magazynach czy na terenach przemysłowych. Pisze dziś o tym prestiżowe czasopismo naukowe "Nature".
- Po więcej aktualnych informacji zapraszamy do RMF24.pl
Pszczoły miodne od dawna fascynują naukowców swoją zdolnością do orientowania się w terenie. Mimo niewielkich rozmiarów ich mózgu, potrafią one przebywać znaczne odległości od ula, a następnie bezbłędnie wracać do domu. Klucz do ich sukcesu tkwi w połączeniu dwóch strategii: odometrii, czyli szacowania długości przebytej drogi, a także pamięci wzrokowej, pozwalającej rozpoznawać elementy otoczenia.
Zespół badaczy z Delft University of Technology, Wageningen University oraz Carl von Ossietzky University of Oldenburg postanowił przełożyć te naturalne mechanizmy na język robotyki. Efektem ich pracy jest system "Bee-Nav", który umożliwia dronom samodzielną nawigację nawet w nieznanym terenie, bez konieczności korzystania z GPS czy skomplikowanych map.
Inspiracją dla naukowców były tzw. loty uczące pszczół. Gdy owad po raz pierwszy opuszcza ul, wykonuje krótkie loty w pobliżu domu, zapamiętując wygląd otoczenia. Dzięki temu, nawet po dłuższej wyprawie, potrafi wrócić do ula, rozpoznając charakterystyczne punkty krajobrazu.
Podobną procedurę zastosowano w przypadku dronów. Robot najpierw wykonuje krótki lot uczący w pobliżu miejsca startu, rejestrując panoramiczne obrazy otoczenia. Następnie, korzystając z niewielkiej sieci neuronowej, analizuje te obrazy i na ich podstawie szacuje kierunek oraz odległość do punktu wyjścia. Cały system wymaga zaledwie 42 kilobajtów pamięci, to przełomowa oszczędność w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami, które potrzebują znacznie większych zasobów obliczeniowych.
Co istotne, nawet jeśli punkt startu, czy miejsce parkowania drona jest niewidoczne, na przykład zasłonięte przez drzewa czy inne przeszkody, robot potrafi odnaleźć właściwą drogę, bazując na zapamiętanych obrazach i szacunkach odometrii. W testach przeprowadzonych w różnych warunkach, od niewielkich pomieszczeń po otwarte przestrzenie o długości ponad 600 metrów – drony z powodzeniem wracały do punktu startu.
Nowa technologia otwiera szerokie możliwości praktycznego wykorzystania. Jednym z najbardziej obiecujących obszarów jest rolnictwo szklarniowe. Lekkie, autonomiczne drony mogą monitorować uprawy, wykrywać choroby czy szkodniki na wczesnym etapie, a także pomagać w optymalizacji nawadniania i nawożenia. Dzięki niewielkim rozmiarom i bezpieczeństwu, takie urządzenia mogą pracować nawet w obecności ludzi.
"Bee-Nav" sprawdzi się również w magazynach, halach produkcyjnych czy podczas inspekcji infrastruktury przemysłowej. Drony wyposażone w tę technologię nie wymagają kosztownych systemów GPS ani zaawansowanych komputerów pokładowych, co znacząco obniża koszty eksploatacji i zwiększa dostępność autonomicznych rozwiązań.
Choć wyniki badań są bardzo obiecujące, naukowcy podkreślają, że system wymaga dalszych udoskonaleń. W trudnych warunkach zewnętrznych, na przykład podczas silnego wiatru, skuteczność nawigacji spada, głównie dlatego, że dron musi się przechylać, co utrudnia analizę obrazów otoczenia. Prace nad zwiększeniem odporności systemu na takie zakłócenia już trwają.
