Robot "cani" per mantenere le piste dell'USAF libere da detriti pericolosi

Un robot descritto come "Roomba per le piste" in fase di sviluppo per la US Air Force potrebbe aiutare a prevenire che corpi estranei danneggino gli aerei.

I detriti di oggetti estranei o FOD - tutto ciò che non dovrebbe essere sull'asfalto - provoca circa 4 miliardi di dollari di perdite ogni anno per l'industria aeronautica. I danni da FOD possono essere catastrofici, causando lo schianto del volo Air France 4590 Concorde subito dopo il decollo, uccidendo tutte le 109 persone a bordo nel 2000.

Le normative FAA richiedono agli aeroporti di effettuare regolari ispezioni FOD. Nell'esercito, le piste e i ponti di volo vedono frequenti walkdown FOD con personale disponibile chiamato a camminare lungo la linea di volo e verificare la presenza di oggetti potenzialmente pericolosi.

Il pericolo è duplice. Eventuali detriti possono forare uno pneumatico o essere ingeriti in un motore e possono anche essere una prova importante di altri problemi. Se su un aereo mancano un dado, un bullone, un elemento di fissaggio o un altro componente, potrebbero verificarsi problemi più seri.

Molti aeroporti dispongono di sofisticati sistemi radar per rilevare i FOD, ma questi sono costosi e non forniscono necessariamente una copertura completa. Quindi i walkdown e i drive down sono ancora una realtà quotidiana.

La nuova tecnologia in fase di sviluppo per l'Air Force mira a cambiarlo.

Il robot a quattro ruote noto come FOD Dog è stato sviluppato nell'ambito di un contratto dell'aeronautica statunitense firmato questo mese. La divisione Siemens Government Technologies è prime contractor, con subappaltatori TurbineOne che lavorano nel sistema di percezione. Il contratto è di un anno, con un prototipo di sistema completamente funzionante da dimostrare entro il prossimo gennaio.

Il robot stesso è un robusto chassis di base, con un motore elettrico, e scansiona le piste alla ricerca di oggetti estranei utilizzando sensori laser standard. Questi percepiscono il profilo di strisce di terreno, rilevando qualsiasi cosa sporgente dalla superficie. Il vantaggio dello scanner rispetto a una fotocamera è che è più semplice e funziona altrettanto bene in condizioni di scarsa visibilità come la pioggia battente.

Tuttavia, la vera magia è la tecnologia che dà un senso ai dati dello scanner per rilevare e identificare i FOD. CEO di TurbineOne Ian Kalin – che ha preso parte ai walkdown del FOD mentre prestava servizio nella Marina degli Stati Uniti – afferma che dietro ci sono tre tecnologie abilitanti.

“In primo luogo, ci sono le unità di elaborazione grafica (GPU) di aziende come NVIDIA
NVDA
. Queste schede piccole e robuste sono il nuovo standard del settore per l'elaborazione video", ha detto Kalin a Forbes. Queste sono le unità che guidano il progresso nei piccoli droni e in altri robot mobili.

"In secondo luogo, i modelli di machine learning hanno subito ondate di 'miniaturizzazione', il che significa sostanzialmente che il codice che prima richiedeva grandi risorse di calcolo e molti gigabyte ora può funzionare con solo megabyte di spazio", afferma Kalin.

Ciò significa che l'ultimo software di apprendimento automatico intelligente può essere eseguito su dispositivi di elaborazione perimetrali di piccole dimensioni anziché su rack di server come i precedenti progetti di apprendimento automatico.

I FOD Dogs iniziano con un catalogo di oggetti diversi, ma sono in grado di impararne di nuovi. Possono persino condividere informazioni tra i membri del branco, in modo da migliorare costantemente nell'identificare tipi specifici di FOD su un determinato sito. Questo può essere importante quando un sito riceve un tipo specifico di oggetto estraneo, come le foglie.

"Infine, TurbineOne ha inventato un sistema di percezione in prima linea, che funge da sistema operativo per rendere possibili tutti questi rilevamenti senza una connessione Internet", afferma Kalin.

Ciò consente al branco di cani di lavorare in luoghi in cui potrebbe non esserci alcuna connessione a Internet, come siti militari o portaerei.

I walkdown FOD vengono generalmente eseguiti di notte dopo la cessazione delle operazioni di volo o al mattino presto. Ciascuno dei robot si collega automaticamente alla sua stazione base di ricarica ("casa del cane"), proprio come un Roomba per le pulizie domestiche, ei cani eseguiranno una spazzata lavorando insieme per fornire una copertura completa. Un operatore umano può gestire un intero pacco.

Qualsiasi FOD individuato viene contrassegnato automaticamente. I robot possono trasmettere le coordinate esatte al proprio operatore (il GPS avanzato integrato significa che lo localizzano entro pochi centimetri) oppure un robot può condurre fisicamente l'operatore al FOD come un cane da caccia.

Kalin afferma che la rimozione dei detriti non è un requisito per il contratto iniziale, ma ce l'hanno sulla loro tabella di marcia. La loro probabile soluzione comporterà l'equipaggiamento di alcuni veicoli con un braccio robotico standard e un software di gestione. Ciò trasformerebbe i robot in una soluzione completa per la pulizia della pista.

TurbineOne vede molti altri usi per questa tecnologia oltre al rilevamento FOD. I droni sono già utilizzati per le ispezioni industriali, ma hanno un tempo di volo limitato e non possono volare in caso di maltempo. I robot di terra hanno una durata maggiore, possono ignorare le condizioni meteorologiche e trasportare un carico utile più pesante di vari sensori. TurbineOne ha recentemente annunciato un finanziamento iniziale di 3 milioni di dollari da parte di XYZ Venture Capital per espandere il proprio team di ingegneri e accelerare la consegna dei prodotti.

I robot dotati di sistemi di percezione potrebbero svolgere molte attività di ispezione, iniziando, magari con l'ispezione di aeromobili, simile a una soluzione basata su droni in fase di implementazione in Corea, ma estendendosi a fabbriche, cantieri e altre applicazioni. (Forse il robot di ispezione robotico potrebbe aver impedito il recente incidente dell'F-35 apparentemente causato da una copertura antipioggia lasciata su un motore).

La combinazione di una piattaforma robotica robusta ea basso costo e di un rilevamento intelligente ha un grande potenziale e il FOD Dog potrebbe essere il precursore di molte razze di robot utili che lavorano in una varietà di campi.