preloader

Dronele si Industria 4.0: Tendinte, standarde si utilizare

illustrations illustrations illustrations illustrations illustrations illustrations illustrations
Dronele si Industria 4.0: Tendinte, standarde si utilizare

Publicat in data: Jul 23, 2021 de catre Filip Dima

Dronele reprezintă, astăzi, instrumente ce s-au dovedit capabile să ajute omul în rezolvarea unor importante probleme practice ale vieţii sociale.

Utilizate la începturile apariţiei lor strict în domeniul militar au devenit apoi accesibile la scara întregii societăţi. Progresul continuu a revoluţiei tehnico-industriale, precum şi accesibilitatea lor, generată de achiziţia acestora la preţuri accesibile, au transformat dronele în instrumente tehnice, cu importanţă crescută, utilizate, în mod curent, în domenii diverse precum: industrie; agricultură; transporturi; medicină; topografie şi geodezie, hidrografie; protecţia mediului; securitatea infrastructurilor critice, etc.

Reprezentănd instrumente industriale foarte puternice și versatile, capabile să execute o gamă largă de aplicații, sunt folosite din ce în ce mai mult pentru a îmbunătăți și optimiza procesele industriale, precum și pentru sporirea eficienței operaționale.

UAV-urile automate sunt instrumente valoroase într-o serie de sectoare industriale datorită capacității lor de a colecta date și de a le analiza, precum și pentru vizibilitatea lor aproape nelimitată.

Aeronavele fara pilot la bord au un impact semnificativ asupra Industriei 4.0 dată fiind relevanța lor pentru majoritatea caracteristicilor cheie ale Industriei 4.0, după cum iti voi arăta mai jos:

Interoperabilitatea
Prin dispozitivele IoT montate la bord, dronele dobândesc abilitatea de a se conecta la alte mașini, dispozitive și persoane și de a comunica cu acestea.
Virtualizarea
Dronele sunt capabile să monitorizeze procese fizice cu ajutorul senzorilor lor, furnizând datele necesare pentru modelare și simulare. De asemenea, se pot folosi de modele 3D pentru inspectarea avioanelor sau vapoarelor, de exemplu.
Capacitățile în timp real
Dronele pot răspunde în timp real pe baza informațiilor colectate pentru a evita coliziunile, de pildă. În plus, ele facilitează alte elemente și procese ale Industriei 4.0 prin livrarea de date în timp real.
Orientarea spre servicii
Drona ca serviciu reprezintă o realitate și oferă o serie de noi oportunități de afaceri. Multe alte servicii de pe piață implică dronele.
Descentralizarea
Inteligența artificială (IA) permite dronei să ia decizii independente de pilot.
Modularitatea
Soluțiile pe bază de drone pot fi configurate pentru a acționa ca modul plug-and-play care poate fi adăugat la procese existente.

Aceste echipamente avansate ajută sectoare întregi să accelereze transformarea digitală a operațiunilor lor și dau plus valoare altor tehnologii emergente. Există multe aplicații în care dronele prezintă un avantaj distinct asupra metodelor tradiționale, ceea ce reprezintă un factor cheie în creșterea impactului lor asupra Industriei 4.0. Posibilitatea dronelor de a crea valoare în domeniile Industriei 4.0 este nelimitată.

Roboții autonomi sunt printre cele 9 tehnologii considerate fundamentale pentru Industria 4.0, iar dronele reprezintă, de fapt, roboți zburători autonomi. Așadar, rolul lor crucial este foarte clar pentru Industria 4.0.

Totodata, hai sa aprofundam acest vast subiect si sa abordam dronele super-inteligente.

Dronele trebuie să devină mai inteligente pentru a-și maximiza utilitatea și a fi adoptate pe scară largă în fabricile viitorului.

Dronele autonome
Dronele autonome sunt dispozitive programate să efectueze sarcini care nu au nevoie de input sau control din partea pilotului odată ce destinația sau misiunea a fost stabilită. Senzori inteligenți controlează și monitorizează zborul, în timp ce ghidarea este făcută de sistemele de viziune artificială alături de programe de detectare a obiectelor și de evitarea a coliziunii. Ele pot fi chiar mai adaptabile datorită algoritmilor sau IA. Când butonul de pornire este selectat, drona decolează și acționează conform misiunii programate. Această caracteristică este foarte importantă și reprezintă o cerință esențială pentru majoritatea aplicațiilor Industriei 4.0.

Totusi, apar si anumite provocari majore privind obținerea autonomiei operațiunilor unei drone.
Iata cateva dintre cele majore:

  • abilitatea de a detecta și evita traficul (cooperant și necooperant) și multiplele tipuri de obstacole
  • datalink-urile potrivite pentru comandă și control (identificare, alocare și protecție)
  • cyber reziliență (pentru reducerea furturilor sau folosirii neautorizate a dronelor)
  • factorii umani, pentru a gestiona tranziția spre soluții operative pentru managementul situațiilor neprevăzute și al defecțiunilor
  • validarea de către organismele de reglementare
  • navigarea de înaltă precizie.

Diverse companii au dezvoltat tehnologii de evitare a coliziunii și algoritmi pentru drone. Însă este nevoie de mult mai multe eforturi pentru a face dronele mai sigure și mai fiabile.
În unele aplicații, precum supravegherea maritimă, dronele pot fi pre-încărcate cu un model 3D al obiectului care urmează să fie inspectat, ceea ce le permite să se deplaseze în mod autonom în jurul obiectului, oprindu-se în puncte de interes pentru a obține date video sau imagini detaliate.

Inteligență artificială (IA)
Adevăratul potențial al dronelor poate fi pus în valoare doar dacă tehnologiile fundamentale ale Industriei 4.0, precum învățarea automată (Machine Learning), Internet of Things și Big Data, sunt utilizate pentru a le transforma în mașini cu adevărat inteligente și pentru a procesa eficient datele colectate.

IA este folosită din ce în ce mai mult în proiectele bazate pe drone, ceea ce reprezintă un progres ce va face dronele să devină din ce în ce mai inteligente în anii care urmează. Acest lucru va amplifica folosirea dronelor în multe sectoare și va ajuta la implementarea Industriei 4.0 pe scară largă. Operatorii dronelor pot folosi IA pentru a ameliora propriile lor abilități, sporindu-și astfel competitivitatea și crescând gradul de satisfacție al clienților.

Inteligenta Artificiala oferă dronelor capacitatea de a lua decizii independent față de pilot. Spre exemplu, ar putea avea abilitatea de a identifica condiții de zbor nefavorabile și să evite complet zonele afectate. De asemenea, Machine Learning permite dronelor să folosească datele acumulate și rezultatele acțiunilor lor pentru luarea de decizii în viitor. Acest lucru scutește pilotul de sarcini repetitive și consumatoare de timp.

De asemenea, IA le permite piloților să examineze în timp real datele colectate, atunci când pilotul dronei acționează în calitate de interpret al datelor. Astfel crește eficiența, iar clienții beneficiază de o valoare superioară a serviciilor.

Roiurile de drone reprezintă o altă metodă excelentă de a utiliza IA, acestea putând opera sub o coordonare minimală din partea operatorului. Spre exemplu, pentru achiziția de date, aria de colectare a informațiilor este fixată iar roiul de drone cartografiază toată zona în mod automat.

Prin folosirea IA, dronele sunt capabile să se evite între ele, precum și să eschiveze obstacolele în timp ce-și îndeplinesc misiunea în cel mai eficient mod posibil. Roiurile de drone sunt ideale pentru misiuni care se desfășoară în zone mari și necesită o mare acuratețe a detaliilor. Alte aplicații pot implica transportarea de obiecte grele de către drone, scrierea de mesaje pe cer sau alte spectacole de acest tip.

Dronele dotate cu IA folosite în inspecțiile automate ale infrastructurii permit atât o supraveghere eficientă și sigură, datorită capacităților oferite de tehnologia Machine Learning, cât și o analiză a unui volum mare de imagini pentru a identifica tipare și/sau pentru maparea imaginilor în vederea detectării eventualelor anomalii din date. Machine Learning reprezintă cheia pentru folosirea inspecțiilor cu drone la adevăratul lor potențial.

Tehnologia Watson IoT de la IBM este utilizată deja de operatorii de drone. Aplicația de recunoaștere vizuală analizează imaginile capturate de dronă pentru a detecta probleme precum defecte ale echipamentelor sau cabluri deteriorate. Watson IoT interacționează cu informațiile primite de pe dispozitive și senzori pentru învățare sau le analizează în vederea stabilirii de tipare și poate ajuta, de exemplu, la luarea deciziilor legate de planificarea reparațiilor.

O echipă de cercetători de la MIT a creat un algoritm care permite unei drone să-și monitorizeze propria “sănătate”, în timp ce zboară, și să ia măsurile necesare. Drona își poate monitoriza nivelul de combustibil și poate verifica daunele la nivelul elicelor, camerelor și senzorilor. Dacă se confruntă cu o problemă, poate opta pentru o rută alternativă care include o stație de încărcare sau altă acțiune pentru a minimiza potențialele daune. Dronele care utilizează IA au numeroase aplicații: monitorizare automată, identificarea comportamentului violent în mulțimi, detectarea de obiecte, inspecții ale aeronavelor, supravegherea drumurilor și a traficului etc.

Caracteristici inteligente:

  1. Comunicarea – Următoarea generație de drone inteligente poate fi îmbogățită cu tehnologie care să permită conectarea la un sistem de management al traficului dronelor bazat pe tehnologie de tip cloud ce oferă comunicare, navigare și supraveghere continue, direcționează dronele și le informează despre eventuale situații de ambuteiaj sau de vreme rea de pe traseul lor. NASA și Administrația Federală a Aviației (FAA) lucrează pentru a realiza un astfel de sistem de management al traficului aeronavelor fără pilot.
  2. Senzori inteligenti – Un factor decisiv pentru calitatea și posibilelor aplicații ale dronelor industriale îl reprezintă tehnologia senzorilor integrați. Senzorii pentru detectarea prezenței (și a cursului) altor aeronave și a obstacolelor, în timp real, sunt obligatorii în vederea integrării dronelor în aplicații industriale.
    Camerele cu senzori 3D permit atât obținerea de imagini, cât și trimiterea de feedback computerelor de la bord pentru a fi folosite în orientare, navigare și recunoaștere pentru implementarea evitării obstacolelor.
    Camerele termografice folosesc radiația cu infraroșu și sunt capabile să măsoare efectiv diverse temperaturi ale unor obiecte, cu o precizie foarte înaltă. Asocierea dintre infraroșu, care permite vederea prin fum, și o dronă mobilă ce poate detecta și evita singură obstacolele, reprezintă un tip de utilizare extrem de util în salvarea vieților în cazul unui incendiu într-o uzină.
    Senzorul MIR detectează frecvențele specifice ale lichidelor sau gazelor când acestea interacționează cu lumina și a fost dezvoltat în cadrul proiectului european MIRPHAB. Acesta poate fi atașat unei drone și utilizat într-o gamă variată de aplicații: detectarea substanțelor chimice în aplicații de proces, monitorizarea emisiilor, detectarea de pericole .

Realitate Augmentă (AR)
AR este un mod extraordinar de creștere a capacităților dronelor. Este deja ceva banal folosirea ochelarilor AR cu ecran transparent care permite vizualizarea fluxului video live de la camera dronei sau a statisticilor de zbor, în timp ce atenția rămâne fixată pe dronă.
Dronele cu AR sunt foarte utile în aplicații aferente inspecțiilor industriale, salvarea în caz de dezastre etc. Spre exemplu, ele pot oferi pompierilor informații esențiale legate de clădirea în care urmează să intre. De asemenea, în timpul operațiilor de salvare, aceștia pot obține date în timp real despre zonele nesigure sau pe cale să se prăbușească, cum și unde să găsească supraviețuitori .

CONCLUZIE

In aceasta nisa posibilitatile sunt diversificate si infinite, dar au si o limitare. Scopul lor este sa usureze operatorii si pilotii de activitatile repetative ce conduc catre rutine.

Eficientizarea timpului spre dezvoltare conduce partea umana catre exprimarea creativitatii.

Boom!