O sistema de drones de baixo custo ajuda missões de pesquisa e resgate internas

As operações de busca e resgate internas são algumas das tarefas mais perigosas que a aplicação da lei e os socorristas devem enfrentar, mas a tecnologia de drones revolucionou como eles abordam essas situações intensas, de acordo com estudantes de pós -graduação no Autonomous Robotics Club de Robótica da Penn State (ARCC). Os drones podem ser usados ​​para localizar pessoas em ambientes claustrofóbicos, escuros e limitados por GPS, como edifícios desmoronados, mas o desenvolvimento desses drones é difícil e caro.

Para responder a esse desafio, os alunos desenvolveram recentemente um sistema de aeronaves não tripuladas e de baixo custo (UAS). O sistema de dois Drones inclui a tecnologia de mapeamento 2D e 3D que pode ajudar a aplicação da lei e os socorristas em pesquisas internas. Eles publicaram um artigo detalhando seu sistema em Fórum AIAA Scitech 2025.

O artigo segue a participação do Robotics Club no First Responder de 2023 UAS 3D Mapening Challenge, onde conquistou o segundo lugar e US $ 20.000 em dinheiro de prêmios. As equipes foram encarregadas de criar uma solução de UAS econômica com um ou mais veículos autônomos ou semi-autônomos para fornecer consciência situacional aprimorada para os socorristas que entram em um edifício.

“Desenvolvemos um sistema de dois drenos: nosso primeiro drone pequeno e fácil de voar não tinha essencialmente computadores a bordo, exceto o necessário para o controle de vôo”, disse Rachel Axten, candidata a doutorado em engenharia aeroespacial, presidente do ARCC e co-autor do artigo.

“O outro veículo tinha um sensor para nos ajudar a construir o mapa 3D do ambiente interno e um computador relativamente poderoso que permitia que o mapa fosse gerado totalmente a bordo”.

A frota de dois gotas pode operar em uma configuração única ou de vários veículos, que permite à equipe distribuir tarefas entre dois veículos: um veículo menor e mais ágil equipado com recursos de visão térmica e noturna ao lado de um feed de câmera ao vivo e um veículo mais volumoso Isso pode gerar um mapa 3D de seu ambiente, fornecendo aos socorristas informações valiosas.

Esta solução permite maior flexibilidade, dependendo das necessidades dos socorristas, chegando ao ponto de permitir que as equipes personalizem e reconfigurem os drones com base na situação.

Ao usar peças prontas para uso, além de software personalizado, algoritmos e componentes de hardware, o ARCC desenvolveu seu sistema de drones para custar apenas alguns milhares de dólares-muito menos do que outros sistemas de drones desenvolvidos nos EUA, que podem custar dezenas de milhares de dólares para fabricação.

A equipe aplicou lições que aprenderam participando de competições anteriores e se conectando com os socorristas, ajudando -os a simplificar seu design e se adaptar ao que as equipes de pesquisa e salvamento precisam de um drone de reconhecimento.

“Nós nos esforçamos para alcançar um equilíbrio entre funcionalidade, peso, tamanho e preço”, disse Venkatakrishnan Iyer, candidato a doutorado em engenharia aeroespacial, tesoureiro do ARCC e co-autor do artigo.

“Por exemplo, a câmera térmica usada permite apenas detecção direta de linha de visão, o que significa que as assinaturas de calor atrás de uma parede podem não ser detectadas. Esses recursos requerem sensores caros, levando a um aumento geral de custo, por isso tivemos que determinar quais recursos Offs tivemos que fazer no interesse de manter o sistema acessível “.

A equipe desenvolveu o drone por apenas algumas semanas, mas passou um tempo testando-o extensivamente no Aeroporto Estadual do College, de acordo com Vícor Valente, professor assistente de pesquisa de engenharia aeroespacial e co-autor do artigo. Durante o desenvolvimento do sistema, Valente foi vice -presidente da ARCC e obteve seu doutorado em engenharia aeroespacial.

“Sempre há algo que precisa ser ajustado ou melhorado após a execução de testes”, disse Valente. “Nossos testes nos mostraram que o sistema de câmera responsável pelo mapeamento precisava ser ajustado. Encontrar a solução certa era demorada, mas o processo não apenas corrigiu a câmera, mas também melhoria todo o sistema”.

O ARCC não tem intenção de desacelerar, disse Axten. A equipe venceu recentemente o estágio um do Goaero Challenge patrocinado pela Boeing, onde as equipes têm a tarefa de desenvolver um veículo aéreo autônomo para ajudar os socorristas com os esforços de evacuação médica.

Este projeto de segurança pública não pretende apenas salvar vidas com os veículos propostos, mas também fornecerá à equipe vencedora mais de 1 milhão de dólares em prêmios em dinheiro. O estágio dois da competição, o estágio de construção, está aberto agora. Os vencedores desta fase serão anunciados em 18 de novembro.

“Cerca de 50% dos acidentes de helicóptero hoje estão no local de uma evacuação médica”, disse Axten. “O desenvolvimento dessa tecnologia pode salvar a vida dos socorristas e os necessitados. É um trabalho incrível que pode ajudar muitas pessoas”.

Além disso, a equipe recentemente se classificou para o XPRIZE Wildfire Challenge, uma competição de quatro anos que encarrega equipes de desenvolvimento e implementação da tecnologia UAS para combater incêndios florestais. A equipe da Penn State está na pista B da competição, que inclui um prêmio total de US $ 5 milhões para a equipe que pode desenvolver o sistema de combate a incêndios autônomo mais eficaz.