Robot 'hunde' for at holde USAF landingsbaner fri for farligt affald

En robot beskrevet som 'Roomba for landingsbaner' under udvikling for det amerikanske luftvåben kunne hjælpe med at forhindre fremmedlegemer i at beskadige fly.

Foreign Object Debris eller FOD - alt, hvad der ikke er meningen at være på asfalten - forårsager et anslået tab på $4 mia. hvert år for luftfartsindustrien. FOD-skader kan være katastrofale og forårsage nedstyrtning af Air France Flight 4590 Concorde umiddelbart efter start og dræbte alle 109 mennesker om bord i 2000.

FAA-reglerne kræver, at lufthavne udfører regelmæssige FOD-inspektioner. I militæret ser landingsbaner og flydedæk hyppige FOD-walkdowns med tilgængeligt personale, der bliver kaldt ud til at gå ned ad flyvelinjen og tjekke for potentielt farlige genstande.

Faren er dobbelt. Ethvert affald kan punktere et dæk eller blive indtaget i en motor, og kan også være et vigtigt bevis på andre problemer. Hvis et fly mangler en møtrik, bolt, fastgørelseselement eller anden komponent, kan det forårsage mere alvorlige problemer.

Mange lufthavne har sofistikerede radarsystemer til at detektere FOD, men disse er dyre og giver ikke nødvendigvis fuld dækning. Så walkdowns og drive downs er stadig en hverdagsrealitet.

Ny teknologi, der udvikles til luftvåbnet, har til formål at ændre det.

Den firehjulede robot kendt som en FOD-hund, der udvikles under en kontrakt med det amerikanske luftvåben, der blev underskrevet i denne måned. Siemens Government Technologies division er hovedentreprenører, hvor underleverandører TurbineOne arbejder i perceptionssystemet. Kontrakten er for et år, med et fuldt fungerende prototypesystem, der skal demonstreres i januar næste år.

Robotten i sig selv er et grundlæggende robust chassis med en elektrisk motor, og den scanner landingsbaner for fremmedlegemer ved hjælp af off-the-shelf lasersensorer. Disse fornemmer profilen af ​​jordstrimler og registrerer alt, der rager ud fra overfladen. Fordelen ved scanneren frem for et kamera er, at den er enklere og fungerer lige så godt under forhold med dårlig sigtbarhed som slagregn.

Men den virkelige magi er teknologien, der giver mening med scannerdata til at detektere og identificere FOD. TurbineOne CEO Ian Kalin - der deltog i FOD-walkdowns, mens han tjente i den amerikanske flåde - siger, at der er tre muliggørende teknologier bag.

"For det første er der grafiske processorenheder (GPU'er) fra virksomheder som NVIDIA
NVDA
. Disse små, robuste boards er den nye industristandard for videobehandling,” sagde Kalin til Forbes. Det er de enheder, der driver fremskridt inden for små droner og andre mobile robotter.

"For det andet har maskinlæringsmodeller gennemgået bølger af 'miniaturisering', hvilket dybest set betyder, at kode, der før krævede store computerressourcer og mange gigabyte, nu kan fungere med kun megabytes plads," siger Kalin.

Dette betyder, at den nyeste smarte maskinlæringssoftware kan køre på små edge computing-enheder i stedet for racks af servere som tidligere maskinlæringsprojekter.

FOD-hundene starter med et katalog over forskellige genstande, men er i stand til at lære nye. De kan endda dele information mellem pakkemedlemmer, så de støt bliver bedre til at identificere specifikke typer FOD på et bestemt websted. Dette kan være vigtigt, når et websted får en bestemt type fremmedlegeme, såsom blade.

"Endelig har TurbineOne opfundet et frontline-opfattelsessystem, som fungerer som operativsystemet til at gøre alle disse detektioner mulige uden internetforbindelse," siger Kalin.

Dette gør det muligt for flokken af ​​hunde at arbejde på steder, hvor der måske ikke er nogen forbindelse til internettet, såsom militærpladser eller hangarskibe.

FOD-walkdowns udføres typisk om natten efter flyveoperationer ophører eller tidligt om morgenen. Hver af robotterne tilsluttes automatisk til sin opladningsbase ("hundehus"), ligesom en rengørings-Roomba i hjemmet, og hundene vil udføre en fejning, der arbejder sammen for at give fuldstændig dækning. Én menneskelig operatør kan administrere en hel pakke.

Enhver lokaliseret FOD markeres automatisk. Robotterne kan enten videregive de nøjagtige koordinater til deres operatør - indbygget forbedret GPS betyder, at de lokaliserer den inden for få centimeter - eller en robot kan fysisk føre operatøren til FOD som en jagthund.

Kalin siger, at fjernelse af affald ikke er et krav for den indledende kontrakt, men de har det på deres køreplan. Deres sandsynlige løsning vil involvere at udstyre nogle køretøjer med en hyldevare robotarm og håndteringssoftware. Dette ville gøre robotterne til en komplet banerydningsløsning.

TurbineOne ser mange flere anvendelser af denne teknologi ud over FOD-detektion. Droner bruges allerede til industriel inspektion, men har en begrænset flyvetid og kan ikke flyve i dårligt vejr. Jordrobotter har længere udholdenhed, kan ignorere vejret og bærer en tungere nyttelast af forskellige sensorer. TurbineOne annoncerede for nylig $3 millioner i startfinansiering fra XYZ Venture Capital for at udvide deres ingeniørteam og accelerere produktlevering.

Robotter udstyret med perceptionssystemer kunne udføre mange inspektionsopgaver – begyndende, måske med flyinspektion, svarende til en dronebaseret løsning, der udrulles i Korea, men strækker sig til fabrikker, byggepladser og andre applikationer. (Måske robotinspektionsrobot kunne have forhindret det nylige F-35-styrt, der tilsyneladende var forårsaget af et regnslag, der blev efterladt på en motor).

Kombinationen af ​​en billig, robust robotplatform og smart sensing har et stort potentiale, og FOD Dog kan være forløberen for mange racer af hjælpsomme robotter, der arbejder inden for en række forskellige områder.