يمكن للطائرة بدون طيار للكشف عن المعادن أن تعثر على الألغام الأرضية بشكل مستقل

يمكن أن يكون الكشف عن المعادن هواية ممتعة ، أو يمكن أن تكون مهمة يجب إكمالها بجدية مميتة – إذا كان الكنز المدفون الذي تبحث عنه يتضمن الألغام الأرضية والمتفجرات من مخلفات الحرب. هذه مشكلة هائلة وخطيرة: ما يقرب من 12000 كيلومتر مربع في جميع أنحاء العالم غير مجدية وغير صالحة للسكن بشكل أساسي بسبب خطر المتفجرات المدفونة ، ويصاب الآلاف والآلاف من الناس أو يقتلون كل عام.

في حين أن هناك العديد من الطرق المختلفة للكشف عن الألغام والمتفجرات ، إلا أن أيا منها لا يكون سريعًا أو سهلًا بشكل خاص. لأسباب واضحة ، فإن إرسال إنسان إلى حقل ألغام باستخدام جهاز الكشف عن المعادن ليس الطريقة الأكثر أمانًا للقيام بالأشياء. لذا ، بدلاً من ذلك ، يرسل الناس أي شيء آخر يمكنهم إرساله ، من الآلات التي يمكنها اختراق حقول الألغام بقوة غاشمة إلى الفئران المدربة جيدًا التي تتخذ نهجًا أكثر سلبية عن طريق شم المواد الكيميائية المتفجرة.

نظرًا لأن غالبية الألغام يتم تشغيلها عن طريق الضغط أو القرب المباشر ، يبدو أن الطائرة بدون طيار ستكون الطريقة المثالية لاكتشافها غير المتفجرة. ومع ذلك ، ما لم تكن تكتشف فقط على سطح مستوٍ تمامًا (وربما حتى ذلك الحين) ، فلن يتم وضع كاشفك بشكل مثالي في معظم الأوقات ، وقد يفوتك شيء ما ، وهو ليس خيارًا قابلاً للتطبيق للكشف عن الألغام.

ولكن الآن يتم تطوير مزيج جديد من جهاز الكشف عن المعادن وطائرة بدون طيار مع خمس درجات من الحرية في مختبر الأنظمة المستقلة في ETH في زيورخ. قد يوفر حلاً قابلاً للتطبيق للكشف عن الألغام الأرضية عن بُعد ، باستخدام الاستشعار الدقيق وتحديد الموقع جنبًا إلى جنب مع بعض المحركات الملتوية لإبقاء الكاشف بالقرب من الأرض بشكل موثوق.

https://www.youtube.com/watch؟v=lv8ManXzV84

الجزء الصعب حقًا من هذا الأمر برمته هو التأكد من بقاء جهاز الكشف عن المعادن في الاتجاه الصحيح بالنسبة لسطح الأرض حتى لا يكون هناك تراجع في فعاليته. مع طائرة بدون طيار تقليدية ، لن ينجح هذا على الإطلاق ، لأنه في كل مرة تتحرك فيها الطائرة بدون طيار في أي اتجاه سوى لأعلى أو لأسفل ، يجب أن تميل ، مما يؤدي أيضًا إلى إمالة أي شيء متصل بها. ما لم تكن ترغب في تركيب جهاز الكشف عن المعادن الخاص بك على نوع من نظام gimbal (من المحتمل أن يكون معقدًا وثقيلًا) ، فأنت بحاجة إلى طائرة بدون طيار يمكنها ترجمة موقعها دون إمالة ، ولحسن الحظ ، مثل هذه الطائرة بدون طيار ليست موجودة فقط ولكنها متاحة تجاريًا.

تم تصنيع الطائرة بدون طيار المستخدمة في هذا البحث من قبل شركة تدعى Voliro ، وهي طائرة ثلاثية المروحيات تستخدم قواطع دوارة تتحرك بشكل مستقل عن جسم الطائرة بدون طيار. قد لا يصدمك معرفة أن Voliro (التي صنعت في الماضي بعض الروبوتات الطائرة الغريبة حقًا) هي شركة ناشئة لها جذورها في مختبر الأنظمة المستقلة في ETH زيورخ ، وهو نفس المكان الذي توجد فيه أبحاث الطائرات بدون طيار للكشف عن الألغام. . يحدث.

الآن ، بعد أن أصبح لديك طائرة بدون طيار قادرة نظريًا على جعل جهاز الكشف عن المعادن الخاص بك يعمل ، فأنت بحاجة إلى تصميم نظام التحكم الذي يجعله يعمل في الممارسة العملية. يحتاج النظام إلى أن يكون قادرًا على قيادة الطائرة بدون طيار عبر سطح ثلاثي الأبعاد لم يسبق له مثيل من قبل والذي قد يتضمن عوائق. وفي الوقت نفسه ، يجب أن يعطي الأولوية لمحاذاة الكاشف. يجمع الباحثون بين نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والقياسات بالقصور الذاتي من جهاز ليدار مُركب على الطائرة بدون طيار لتقدير الوضع والحالة المطلق ، ثم يخطط وينفذ بشكل مستقل “مسار تغطية البوستروفيدون” عبر منطقة الاهتمام. تشير “Boustrophedon” ، وهي كلمة لم أكن أعرف أنها موجودة حتى هذه اللحظة فقط ، إلى شيء (يكتب عادةً) يتم عكس السطور البديلة (وعكسها). إذن ، من اليمين إلى اليسار ، ثم من اليسار إلى اليمين.

أظهر الاختبار باستخدام أهداف معدنية (غير متفجرة) أن هذا النظام يعمل بشكل جيد للغاية ، حتى في المناطق التي بها عوائق ، وانسداد علوي ، ومنحدر كبير. سواء أكان الأمر مفيدًا في المجال أم لا سيتطلب المزيد من التحقيق ، ولكن نظرًا لأن النظام الأساسي نفسه عبارة عن أجهزة تجارية جاهزة للاستخدام ، فهناك مساحة أكبر قليلاً للتفاؤل مما قد يكون هناك خلاف ذلك.

سيتم تقديم ورقة بحثية بعنوان “ملاحة التضاريس المرنة باستخدام طائرة بدون طيار 5 DOF للكشف عن المعادن” بقلم باتريك بفروندشوه وريك بانيمان وتيم كازيك وتوماس مانتل ورولاند سيغوارت وأولوف أندرسون من مختبر الأنظمة الذاتية في ETH زيورخ ، في مايو في ICRA 2023 في لندن.