Mahasiswa sarjana di Worcester Polytechnic Institute (WPI) sedang membangun robot bawah air otonom yang dapat membantu mengurangi ancaman yang ditimbulkan oleh spesies ikan yang invasif, yang tidak dicentang oleh predator alami, mengancam kesejahteraan terumbu karang dan ekosistem laut lainnya di Pesisir AS. dan perairan Karibia, termasuk ikan asli yang penting secara komersial dan rekreasi di kawasan ini.
Dalam upaya multi-tahun yang diluncurkan musim gugur yang lalu, tim mahasiswa WPI sedang mengembangkan robot yang dirancang untuk secara mandiri berburu dan memanen ikan lion. Tujuan proyek adalah untuk mengurangi dampak dari spesies invasif pada ekosistem laut dari Karibia hingga pantai Florida dan Georgia. Karena ikan merupakan kelezatan yang mahal, robot juga bisa menjadi sumber pendapatan baru bagi nelayan setempat.
Pandangan robot ini menunjukkan delapan tombak oranye
tips terpasang pada carousel biru, dua kotak kecil saja
di belakang kamera yang berisi carousel, elektronik
ruang di belakang kamera yang tepat, dan daya apung
ruang di belakang kamera kiri.
Tim proyek siswa pertama, menyelesaikan MQP-nya (Proyek Kualifikasi Utama), bekerja pada tahun akademik terakhir ini untuk mengembangkan beberapa sistem yang akan memungkinkan robot submersible untuk membedakan ikan lion dari spesies lain dan menombaknya. Robot itu bisa menawarkan nelayan, yang biasanya menyelam untuk menombak tangkap mereka, cara yang lebih efisien dan aman untuk memanen ikan, yang memiliki duri beracun yang menyakitkan untuk disentuh.
Persyaratan kelulusan untuk setiap siswa WPI, MQP adalah desain atau proyek penelitian berbasis tim yang memberi siswa pengalaman tingkat profesional. Tim proyek 2017-18 terdiri dari William Godsey, Brandon Kelly, Joseph Lombardi, Nikolay Uvarov, dan Andrey Yuzvik, semua anggota Kelas 2018 yang mengambil jurusan teknik robotika. Penasihat fakultasnya adalah Kenneth Stafford, profesor pengajar dan direktur Pusat Sumber Daya Robotika universitas; Bradley Miller, direktur asosiasi dari Pusat Sumber Daya Robotika; dan Craig Putnam, instruktur senior dalam ilmu komputer dan direktur asosiasi Program Teknik Robotika WPI.
“Ada manfaat ekonomi dan lingkungan untuk ini, dan ikannya lezat,” kata Kelly, yang fokus pada sistem visi komputer robot. “Saya telah melihat kehancuran besar-besaran yang disebabkan oleh ikan-ikan ini dan itu benar-benar membuat saya ingin mengerjakan proyek ini. Kami merasa kami bisa menciptakan perubahan di dunia. ”
Lionfish, ikan akuarium berwarna-warni asli ke Pasifik Selatan dan samudra Hindia, telah menjadi masalah serius di Karibia dan Atlantik barat. The National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) menyebut mereka "anak poster untuk spesies invasif." Tanpa predator di luar perairan asli mereka, populasi berkembang dengan kecepatan yang mencengangkan, menempatkan tekanan tambahan pada terumbu karang yang sudah berjuang dari efek perubahan iklim, polusi, dan penangkapan ikan berlebihan.
Lionfish juga mengganggu populasi ikan asli yang bersifat komersial, rekreasi, dan ekologis penting bagi kawasan ini. Menurut Yayasan Dukungan Samudera, ikan, yang memiliki perut yang dapat mengembang hingga 30 kali volume normalnya saat mereka makan, dapat mengurangi populasi ikan remaja di karang hampir 90 persen hanya dalam waktu lima minggu. Lionfish telah ditemukan dengan lebih dari 50 spesies ikan remaja di perut mereka.
Memanen ikan bisa menjadi anugerah ekonomi bagi kawasan ini, karena mereka dapat memperoleh hingga $ 20 per pon, membuat mereka bukan hanya sumber makanan bagi nelayan, tetapi juga sumber pendapatan yang solid.
Ada robot komersial yang dapat digunakan untuk memanen lionfish, tetapi mereka harus diarahkan oleh operator yang terhubung ke robot dengan tambatan, yang dapat merusak karang yang rapuh. Robot WPI akan terlepas dan akan berburu ikan sendiri, tanpa arah manusia. Setelah mengenali lionfish, itu akan mengubah jalur untuk mencegatnya dan menombaknya. Ujung tombak yang mengapung akan melepaskan dan mengapungkan ikan ke permukaan untuk dikumpulkan. Seorang nelayan bisa menggunakan beberapa robot untuk memaksimalkan tangkapannya.
"Tujuannya adalah untuk dapat melemparkan robot ke sisi perahu dan membawanya ke karang, merencanakan kursus, dan memulai pencariannya," kata Putnam. “Ini perlu menyiapkan pola pencarian dan terbang di sepanjang karang, dan tidak lari ke sana, sambil mencari ikan lion. Idenya adalah robot bisa menjadi bagian dari solusi lingkungan. ”
Tampilan dekat carousel yang menggerakkan ujung tombak
ke posisi untuk didorong ke lionfish oleh poros logam.
Salah satu kamera robot bisa dilihat di kecil
kotak kedap air di kiri.
Anggota tim MQP tahun lalu menggunakan pembelajaran mesin, perpustakaan visi komputer canggih, perangkat lunak jaringan syaraf, dan model visi komputer untuk mengembangkan sistem visi komputer robot, yang merupakan kunci untuk membedakan ikan lion dari spesies ikan dan akuatik lainnya di area tersebut. Mereka menunjukkan sistem ribuan gambar lionfish dengan warna yang berbeda, diambil dari berbagai sudut dan dalam kondisi pencahayaan yang berbeda, untuk melatihnya mengenali lionfish dengan akurasi lebih dari 95 persen. "Para siswa juga menunjukkan gambar sistem tentang apa yang benar-benar tidak boleh dibidik — yaitu penyelam!" Kata Putnam. Tim juga mengembangkan sistem kompensasi tombak dan daya apung. Robot memiliki korsel berputar, tidak seperti silinder revolver, yang memegang delapan ujung tombak yang bisa dilepas. Mekanisme bermotor terhubung ke poros logam yang mendorong ujung tombak ke dalam ikan. Ketika poros memendek, meninggalkan ujung tombak boutant yang tertanam di dalam ikan, korsel berputar untuk menggerakkan ujung tombak berikutnya ke posisinya. Saat ujung tombak digunakan, robot kehilangan daya apung. Untuk mengkompensasi, para peneliti membangun sebuah kedap air, ruang berisi udara yang membesar sedikit setelah setiap tombak untuk menggantikan lebih banyak air dan menyamakan kedudukan bouyancy robot. Tim ini juga mendesain ruang kedap air untuk melindungi motherboard dan elektronik robot dari air asin, yang sangat korosif. “Dalam banyak hal, ini adalah bagian yang paling sulit dari proyek ini,” kata Godsey, yang bekerja pada sistem daya apung dan elektronik, bersama dengan mekanisme pemotretannya. "Hanya karena sesuatu yang tahan air tidak berarti itu akan bekerja dalam air garam, yang merupakan zat yang sangat korosif." Robot ini dirancang untuk melekat pada robot submersible otonom yang tersedia secara komersial. Selama tahun akademik 2018-19, tim MQP kedua akan fokus pada sistem navigasi global robot, yang akan memungkinkannya untuk secara otonom membangun dan menavigasi grid pencarian tiga dimensi saat mencari ikan lionfish. "Ini adalah masalah dunia nyata dan para siswa menyerangnya," kata Stafford. “Tanggung jawab WPI adalah mengembangkan siswa dengan keyakinan dan kompetensi untuk menghadapi masalah global. Kami memberi mereka alat untuk menyerang masalah ini. ”
Tidak ada komentar:
Posting Komentar