科技将使用无人机和昆虫生物机器人来绘制灾区

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北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了软件和硬件的组合，使他们能够使用无人驾驶飞行器（UAV）和昆虫机器人或生物机器人来绘制大型的，不熟悉的区域 - 例如灾难后倒塌的建筑物。

“想法是将一群装有传感器的生物机器人 - 例如遥控蟑螂 - 释放到倒塌的建筑物或其他危险的未映射区域，”北卡罗来纳州电气和计算机工程助理教授Edgar Lobaton说。和两篇描述这项工作的论文的共同作者。

“使用遥控技术，我们会限制生物机器人到指定区域的移动，”Lobaton说。“该区域将通过靠近无人机上的信标来定义。例如，可以防止生物机器人离无人机超过20米。”

允许生物机器人在一个确定的区域内自由移动，并且只要它们彼此靠近就会通过无线电波向研究人员发出信号。然后，定制软件将使用算法将生物机器人传感器数据转换为未知环境的粗略地图。



一旦程序接收到足够的数据来映射定义的区域，UAV就会向前移动以悬停在相邻的未探测区域上。生物机器人随之移动，并重复映射过程。然后，软件程序将新地图拼接到前一个地图。这可以重复，直到整个区域或结构被映射; 然后，第一响应者或其他当局可以使用该地图。

“这对于像倒塌的建筑物这样的区域有用处 - 不能使用GPS，”Lobaton说。“来自无人机的强大无线电信号可以在一定程度上穿透到倒塌的建筑物中，保持生物机器人群被包含。只要我们能够从群体的任何部分获得信号，我们就能够检索到的数据。根据我们的实验数据，我们知道你将失去一些人的踪迹，但这不应该阻止你收集足够的数据进行映射。“

共同主要作者，北卡罗来纳州电气和计算机工程副教授Alper Bozkurt先前开发了功能性蟑螂生物机器人。然而，为了测试他们的新测绘技术，研究团队依靠可以模拟蟑螂行为的一英寸半长的机器人。

在他们的实验中，研究人员将这些机器人发布到类似迷宫的空间中，使用高架摄像机和连接到移动推车的物理边界模拟无人机信标的效果。当机器人映射该区域时，推车被移动。

“我们之前已经开发了概念验证软件，允许我们使用生物机器人绘制小区域，但这项工作使我们能够绘制更大的区域并将这些地图拼接成一个全面的概述，”Lobaton说。“在灾难发生后帮助找到幸存者，找到一种安全的方式来接触幸存者，或帮助救援人员确定建筑物的结构安全性将会更加实际。

“下一步是使用生物机器人复制这些实验，我们很兴奋。”

关于开发本地地图并将它们拼接在一起的框架的文章“生物机器昆虫网络映射框架：从本地到全球地图”发表在机器人和自治系统中。一篇关于基于移动传感器相互接近的映射理论的文章“几何学习和生物机器人网络的拓扑推理”发表在IEEE信息和信息处理网络交易中。这两篇论文的第三位联合主要作者是Alireza Dirafzoon，前博士。NC州的学生。


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