Robot 'honden' om start- en landingsbanen van de USAF vrij te houden van gevaarlijk puin

Een robot die wordt beschreven als 'Roomba voor start- en landingsbanen' en die in ontwikkeling is voor de Amerikaanse luchtmacht, zou kunnen helpen voorkomen dat vreemde voorwerpen vliegtuigen beschadigen.

Foreign Object Debris of FOD – alles wat niet op het asfalt hoort te liggen – veroorzaakt jaarlijks naar schatting 4 miljard dollar aan verliezen voor de luchtvaartindustrie. FOD-schade kan catastrofaal zijn, waardoor Air France-vlucht 4590 Concorde onmiddellijk na het opstijgen neerstort, waarbij in 109 alle 2000 mensen aan boord om het leven komen.

FAA-regelgeving vereist dat luchthavens regelmatig FOD-inspecties uitvoeren. In het leger zien start- en landingsbanen en cockpits regelmatig FOD-walkdowns waarbij het beschikbare personeel wordt opgeroepen om langs de vluchtlijn te lopen en te controleren op potentieel gevaarlijke objecten.

Het gevaar is tweeledig. Al het vuil kan een band lek prikken of in een motor terechtkomen, en kan ook een belangrijk bewijs zijn van andere problemen. Als een vliegtuig een moer, bout, bevestigingsmiddel of ander onderdeel mist, kan dit ernstigere problemen veroorzaken.

Veel luchthavens beschikken over geavanceerde radarsystemen om FOD te detecteren, maar deze zijn duur en bieden niet noodzakelijkerwijs volledige dekking. Walkdowns en drive-downs zijn dus nog steeds een dagelijkse realiteit.

Nieuwe technologie die voor de luchtmacht wordt ontwikkeld, heeft tot doel daar verandering in te brengen.

De vierwielige robot, bekend als FOD Dog, wordt ontwikkeld onder een contract van de Amerikaanse luchtmacht dat deze maand is ondertekend. De divisie Siemens Government Technologies bestaat uit hoofdaannemers, terwijl onderaannemers TurbineOne in het perceptiesysteem werken. Het contract heeft een looptijd van een jaar, waarbij in januari volgend jaar een volledig werkend prototypesysteem zal worden gedemonstreerd.

De robot zelf is een robuust basischassis, met een elektromotor, en scant start- en landingsbanen op vreemde voorwerpen met behulp van kant-en-klare lasersensoren. Deze detecteren het profiel van stroken grond en detecteren alles wat uit het oppervlak steekt. Het voordeel van de scanner ten opzichte van een camera is dat deze eenvoudiger is en net zo goed werkt bij slecht zicht, zoals slagregen.

De echte magie is echter de technologie die betekenis geeft aan scannergegevens om FOD te detecteren en identificeren. CEO van TurbineOne Ian Kalin – die deelnam aan FOD-walkdowns terwijl hij bij de Amerikaanse marine diende – zegt dat er drie technologieën achter zitten.

“Ten eerste zijn er Graphical Processor Units (GPU’s) van bedrijven als NVIDIA
NVDA
. Deze kleine, robuuste borden zijn de nieuwe industriestandaard voor videoverwerking”, vertelde Kalin aan Forbes. Dit zijn de eenheden die de vooruitgang in kleine drones en andere mobiele robotica aanjagen.

“Ten tweede hebben machine learning-modellen golven van ‘miniaturisering’ ondergaan, wat in feite betekent dat code die vroeger grote computerbronnen en vele gigabytes nodig had, nu kan werken met slechts megabytes aan ruimte”, zegt Kalin.

Dit betekent dat de nieuwste slimme machine learning-software kan draaien op kleine edge computing-apparaten in plaats van op racks met servers zoals eerdere machine learning-projecten.

De FOD Honden beginnen met een catalogus van verschillende voorwerpen, maar kunnen nieuwe leren. Ze kunnen zelfs informatie delen tussen roedelleden, zodat ze steeds beter worden in het identificeren van specifieke soorten FOD op een bepaalde locatie. Dit kan belangrijk zijn wanneer een site een specifiek type vreemd voorwerp krijgt, zoals bladeren.

“Ten slotte heeft TurbineOne een eerstelijnsperceptiesysteem uitgevonden, dat dient als besturingssysteem om al deze detecties mogelijk te maken zonder internetverbinding”, zegt Kalin.

Hierdoor kan de roedel honden werken op plekken waar mogelijk geen verbinding met internet is, zoals militaire terreinen of vliegdekschepen.

FOD-walkdowns worden doorgaans 's nachts uitgevoerd nadat de vluchtoperaties zijn gestopt of vroeg in de ochtend. Elk van de robots wordt automatisch aangesloten op het oplaadbasisstation (“hondenhok”), net zoals een Roomba voor huishoudelijke schoonmaakmiddelen, en de honden zullen samen een veeg uitvoeren om volledige dekking te bieden. Eén menselijke operator kan een heel pakket beheren.

Elke gevonden FOD wordt automatisch gemarkeerd. De robots kunnen de exacte coördinaten doorgeven aan hun operator – dankzij de ingebouwde verbeterde GPS kunnen ze deze tot op enkele centimeters lokaliseren – of een robot kan de operator fysiek naar de FOD leiden als een jachthond.

Kalin zegt dat het verwijderen van puin geen vereiste is voor het oorspronkelijke contract, maar dat ze dit wel op hun routekaart hebben staan. Hun waarschijnlijke oplossing zal bestaan ​​uit het uitrusten van sommige voertuigen met een kant-en-klare robotarm en handlingsoftware. Dit zou van de robots een complete oplossing voor het vrijmaken van start- en landingsbanen maken.

TurbineOne ziet veel meer toepassingen voor deze technologie dan FOD-detectie. Drones worden al ingezet voor industriële inspecties, maar hebben een beperkte vliegtijd en kunnen bij slecht weer niet vliegen. Grondrobots hebben een langer uithoudingsvermogen, kunnen het weer negeren en een zwaardere lading aan gevarieerde sensoren dragen. TurbineOne heeft onlangs $3 miljoen aan startfinanciering aangekondigd van XYZ Venture Capital om hun engineeringteam uit te breiden en de productlevering te versnellen.

Robots uitgerust met waarnemingssystemen zouden veel inspectietaken kunnen uitvoeren – te beginnen, misschien met vliegtuiginspectie, vergelijkbaar met een op drones gebaseerde oplossing die in Korea wordt uitgerold, maar zich uitstrekkend tot fabrieken, bouwplaatsen en andere toepassingen. (Misschien had een robotinspectierobot de recente crash van de F-35 kunnen voorkomen, blijkbaar veroorzaakt doordat er een regenhoes op de motor was achtergebleven).

De combinatie van een goedkoop, robuust robotplatform en slimme detectie heeft een groot potentieel en de FOD Hond kan de voorloper zijn van vele soorten behulpzame robots die op verschillende gebieden werkzaam zijn.