Mη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα – UAVs ή Drones για τους περισσότερους, υπάρχουν πολλά. Αυτά που κατασκευάζoνται και χρησιμοποιούνται για επιστημονική έρευνα στο Εργαστήριο Γεωδαισίας και Πληροφορικής των Γεωεπιστημών στο Πολυτεχνείο Κρήτης είναι κάτι διαφορετικό. Υπό την εποπτεία του καθηγητή της σχολής Μηχανικών Ορυκτών Πόρων Παναγιώτη Παρτσινέβελου η Ερευνητική Ομάδα Χωρικών Πληροφοριακών Συστημάτων που αποτελείται από προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές του Ιδρύματος έχει προχωρήσει πολλά βήματα μπροστά πάνω στην έρευνα αυτών των κατασκευών.
Δεν είναι τυχαίο που πριν λίγες μέρες το Εργαστήριο έλαβε την 1η θέση σε παγκόσμιο επίπεδο, στο πλαίσιο του διεθνούς διαγωνισμού απεικόνισης χωρο-χρονικών δεδομένων NCMA, Copernicus Masters 2015, για πρόταση η οποία αφορά σε καινοτόμες μεθόδους χαρτογράφησης και σύνθεσης πληροφορίας.
Η ομάδα του Εργαστηρίου μέσω μη επανδρωμένων ιπτάμενων οχημάτων (drones) με κλασικές, πολυφασματικές ή θερμικές κάμερες μπορεί να προχωρά σε έρευνα για εντοπισμό αρχαιολογικών χώρων, να διαχειρίζεται κινδύνους μέχρι και να προχωρά στη διάσωση ανθρώπων όταν κληθεί.
Επισκεφθήκαμε το Εργαστήριο όπου μιλήσαμε με τον υπεύθυνο καθηγητή και τους φοιτητές που μας εξήγησαν ότι δεν πρόκειται για απλά drones που βγάζουν φωτογραφίες αλλά για μια ολόκληρη επιστήμη της σύγχρονης ψηφιακής χαρτογράφησης που συνδυάζεται άριστα με τη λήψη αποφάσεων.
Πώς εξηγείται όμως η Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων να ασχολείται με χωρικά πληροφοριακά συστήματα και drones; Οπως μας λέει ο κ. Παρτσινέβελος: «Τα αντικείμενα του εργαστηρίου έχουν να κάνουν με γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματα, με δορυφορική τηλεπισκόπηση, με φωτογραμμετρία και γενικά υπολογιστικές επιστήμες στις μεθόδους αποτυπώσεως της γης. Ο διευθυντής του Εργαστηρίου κ. Στ. Μερτίκας έχει ως αντικείμενο τον δορυφορικό εντοπισμό θέσης, δηλαδή σε GPS, σε δορυφορική αλτιμετρία, σε αντικείμενα δορυφορικής τηλεπισκόπησης, συνεπώς υπήρχε κοινό επιστημονικό πεδίο με τα δικά μου αντικείμενα τα γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματα και την τηλεπισκόπηση. Ετσι η επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων και οι επιστήμες διαστήματος, μπορούν να συνδυαστούν μοναδικά τόσο στο Πολυτεχνείο Κρήτης αλλά και σε ευρύτερους χώρους. Οπότε ασχολούμαστε με τη διαστημική επιστήμη, παρόλο που είναι Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων».
DRONES ΓΙΑ ΤΡΙΣΔΙΑΤΑΤΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ, ΔΙΑΣΩΣΕΙΣ ΜΕΧΡΙ… ΝΤΕΛΙΒΕΡΙ
Στο Εργαστήριο αναπτύσσονται εφαρμογές των Γεωεπιστημών όπου με τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα (drones) υπάρχει η δυνατότητα κάλυψης μεγάλων περιοχών της φυσικής γήινης επιφάνειας για να δημιουργηθούν τρισδιάστατα μοντέλα, δηλαδή χάρτες, τοπογραφικά, επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παρακολούθηση ακτογραμμών, περιβαλλοντικών δεικτών, για έρευνα και διάσωση κ.λπ.
Η διαδικασία κατασκευής των μη επανδρωμένων ιπτάμενων οχημάτων (drones), δηλαδή η σχεδίαση και σύνθεση τους, γίνεται από τους προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές του Εργαστηρίου ανάλογα με τον σκοπό χρήσης των drones, την ιδιότητα και ποιότητα τους κ.λπ.
Για παράδειγμα πάνω στα drones μπορούν να τοποθετηθούν κλασικές, πολυφασματικές ή θερμικές κάμερες οι οποίες όταν σαρώνουν μια περιοχή δηλαδή την απεικονίζουν σε διάφορα μήκη κύματος, μπορούν να αποτυπώσουν τρισδιάστατα την περιοχή μελέτης ή να την απεικονίσουν μέσω θερμικής κάμερας. Το κόστος των ιπτάμενων μη επανδρωμένων οχημάτων του Πολυτεχνείου εκτιμάται σε πολλές χιλιάδες ευρώ…
Στα δύο χρόνια που λειτουργεί το Εργαστήριο, μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα έχουν χρησιμοποιηθεί ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν:
• Για θερμική απεικόνιση μιας περιοχής όπως στο Φράγμα Ποταμών στο Ρέθυμνο όπου το Εργαστήρι κατάφερε να εντοπίσει εισροές υδάτων που δεν φαίνονταν δια γυμνού οφθαλμού.
• Για την τρισδιάστατη αποτύπωση του Φραγκοκάστελου.
• Στην αποτύπωση ενός ορεινού όγκου στο δρόμο ανάμεσα σε Παλαιόχωρα και Κουντούρα όπου υπάρχουν πολλές κατολισθήσεις πτώσεις βράχων.
• Για να εντοπιστούν μικρο-οργανισμοί σε θαλάσσιες η υδάτινες περιοχές
• Γα έρευνα και διάσωση δηλαδή εάν χαθεί κάποιος σε απόκρημνες περιοχές, φαράγγια. Για παράδειγμα είναι δυνατή η ενσωμάτωση σε drone κινητού τηλεφώνου. Μπορεί να χρησιμοποιείται από ορειβάτη που βρίσκεται σε σημείο όπου δεν υπάρχει σήμα για να καλέσει σε βοήθεια ή ακόμα και αν παραστεί ανάγκη να μεταφέρει φάρμακα ή κάτι ανάλογο. Συγκεκριμένα μπορεί να συνδέσει το κινητό του πάνω σε ένα μη επανδρωμένο και με αυτό να στείλει μηνύματα διάσωσης που θα πηγαίνει σε καταχωρημένα φαρμακεία και να κάνει ντελίβερι.
• Για χαρτογραφήσεις εσωτερικών χώρων, κλειστές εστίες, σπηλαίων, ορυγμάτων κ.ά.
• Σε αγροτικές εφαρμογές, “γεωργία ακριβείας” όπου παρακολουθείται η υγεία των φυτών και το αν διατηρούνται οι ευρωπαϊκές προδιαγραφές για κάθε καλλιέργεια.
Συνεπώς δεν πρόκειται για απλά drones που χρησιμοποιούνται για φωτογραφίσεις αλλά για ιπτάμενα ερευνητικά μη επανδρωμένα οχήματα, όπως μας εξηγεί ο υπεύθυνος καθηγητής. «Οπως καταλαβαίνει κανείς, τα κομμάτια του εντοπισμού της θέσης, της χαρτογράφησης είναι αντικείμενα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων. Άρα η έννοια της εύρεσης συντεταγμένων, η έννοια της χαρτογράφησης είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με το Τμήμα μας» σημείωσε ο κ. Παρτσινέβελος.
Στο συγκεκριμένο αντικείμενο υπάρχει έρευνα και ενδιαφέρον από πολύ μεγάλα Πανεπιστήμια του εξωτερικού εδώ και χρόνια. Στην Ελλάδα η Ερευνητική Ομάδα Χωρικών Πληροφοριακών Συστημάτων του Πολυτεχνείου Κρήτης έχει έρθει σε επαφή με Δήμους, Περιφέρεια και άλλους φορείς προκειμένου να διερευνηθούν πεδία συνεργασίας και να προσφέρει την τεχνογνωσία του.
Μάλιστα η Ομάδα έχει λάβει μέρος σε διεθνείς διαγωνισμούς όπως στον τελικό της Ευρωπαϊκής Εταιρίας Διαστήματος, σε διαγωνισμό του Ευρωπαϊκού Ερευνητικού κέντρου στην Ιταλία και σε διεθνή προγράμματα του εξωτερικού.
Μίνι τετρακόπτερο
Είναι η πιο μικρή από τις δημιουργίες της ομάδας και μάλιστα έχει το design του Πολυτεχνείου Κρήτης (TUC). Ο σκελετός του αποτελείται από ένα ενιαίο κομμάτι πλαστικού τυπωμένου σε τρισδιάστατο εκτυπωτή, τον “πιλότο” -μια ηλεκτρονική πλακέτα που κατασκεύασαν οι φοιτητές- και καθοδηγεί το τετρακόπτερο, την μπαταρία και φυσικά τους τέσσερις έλικες. Οπως μας επισημαίνει ο Σ. Μπίκος φοιτητής και αυτός του Πολυτεχνείου Κρήτης, η συγκεκριμένη κατασκευή λόγω μικρού όγκου αξιοποιείται για κλειστούς χώρους.
Σε δωμάτια σπιτιών, αλλά ακόμα σε σπήλαια για καταγραφή, ανίχνευση κ.λπ. «Το τετρακόπτερο μπορεί να είναι εξοπλισμένο με δεκάδες συστήματα ανίχνευσης που χρησιμοποιεί το εργαστήριο όπως laser scanner που μπορεί να αναπαριστά τρισδιάστατα τον χώρο» μας λέει ο φοιτητής.
Ο χειρισμός του δεν είναι και ο ευκολότερος, ωστόσο με τη συνεχή εξάσκηση η συγκεκριμένη κατασκευή μόνο θετικά στοιχεία θα μπορεί να προσφέρει.
Τετρακόπτερο
To συγκεκριμένο drone παρουσιάσθηκε πρόσφατα στην ημέρα της επιστήμης. Βασίζεται στη λειτουργία ενός “σόναρ” που μπορεί να ανιχνεύει κάθε εμπόδιο που πλησιάζει το τετρακόπτερο και αυτόματα ο “πιλότος” του δίνει τη σχετική εντολή και το μη επανδρωμένο ιπτάμενο όχημα απομακρύνεται. Οι φοιτητές ανάλογα πού θα το χρησιμοποιήσουν (εσωτερικό ή εξωτερικό χώρο) ορίζουν την απόσταση που μπορεί να πλησιάζει το drone το εμπόδιο, όπως επίσης την ταχύτητα, την αντίδραση! Οπως μας εξηγεί ο Νίκος Πρόκας που έχει κάνει την διπλωματική του πάνω σε αυτό το αντικείμενο «το συγκεκριμένο drone μπορεί να δεχθεί μια σειρά αισθητήρες (θερμοκρασίας, βαρύτητας) και να σταλεί σε μια περιοχή, να τη “σκανάρει” κι εμείς από κάτω να λαμβάνουμε είτε άμεσα τις μετρήσεις ή αργότερα είτε με μια ισχυρή επεξεργαστική μονάδα να επεξεργάζεται μόνο του το drone τις πληροφορίες που θα συλλέξει».
Ρωτάμε τους φοιτητές γιατί δεν έχουν τοποθετήσει κάμερα στη συγκεκριμένη κατασκευή. «Σήμερα το εύκολο πράγμα είναι το ιπτάμενο όχημα να τραβάει φωτογραφίες ή video. Είναι κάτι συνηθισμένο και το βρίσκουμε και σε drones που μπορεί να προμηθευτεί κάποιος σε ένα πολυκατάστημα. Το δύσκολο είναι το drone να μπορεί να χειριστεί τον χώρο, να πάρεις μια οντότητα χωρίς συνείδηση και να την κάνεις να καταλάβει ότι έχει εμπόδια μπροστά της ώστε να τα αποφεύγει. Οπως επίσης να το καθοδηγήσεις για το τι συμπεριφορά θα έχει μπροστά στα εμπόδια και όταν πετάει.
Το δύσκολο είναι να προγραμματίσεις το drone να κάνει κάποια πράγματα χωρίς να του δίνεις άμεσες εντολές» μας απαντάει ο Σαράντης Κυρίτσης.
Και όντως σε αυτό τον σημαντικό τομέα το εργαστήριο του Πολυτεχνείου Κρήτης έχει κάνει σημαντική δουλειά.
Εξακόπτερο
Το πιο… ακριβό και πιο σύγχρονο δημιούργημα του Εργαστηρίου είναι ένα εξακόπτερο μη επανδρωμένο ιπτάμενο όχημα. Κομμάτια του πλαισίου του αγοράστηκαν από το εμπόριο αλλά η συναρμολόγηση (έλικες, κάμερα, μπαταρίες) και ο προγραμματισμός είναι δουλειά των παιδιών και των καθηγητών τους. Ο “πιλότος” έχει ένα GPS για να γνωρίζει τη θέση του και η κάμερα με την οποία είναι “οπλισμένο”, το drone παραμένει σταθερή χάρη σε ένα γυροσκόπιο.
Ο χειρισμός του συγκεκριμένου και όχι μόνο drone μπορεί να γίνει με το χέρι από μακριά με τη χρήση αισθητήρων (το χέρι λειτουργεί ως τηλεχειριστήριο!), ενώ υπάρχει και η κάσκα εικονικής περίηγησης για virtual tour σε αληθινά δεδομένα.
“Ιπτάμενο κινητό” – phone drone
Μια πρωτοποριακή ιδέα που αυτήν την εποχή δουλεύεται από το τμήμα είναι το “ιπτάμενο κινητό” ή phone drone. Μια κατασκευή στην οποία προσαρμόζεται ένα iphone και η οποία μπορεί να πετάξει καταγράφοντας, στέλνοντας μήνυμα κ.λπ! «Είναι κάτι πρωτοποριακό ως ιδέα και ως υλοποίηση από το τμήμα μας. Θα θέλαμε να μπορούμε να το αναπτύξουμε περισσότερο αλλά δυστυχώς έχουμε τεράστια υποχρηματοδότηση και όπως γίνεται συνήθως σε αυτές τις περιπτώσεις θα βρεθεί κάποιος άλλος να το προχωρήσει. Πρέπει να πούμε ότι πολλά πράγματα εδώ στο εργαστήριο τα χρηματοδοτούμε από τις ίδιες τις τσέπες μας. Με λίγες χιλιάδες ευρώ θα μπορούσαμε να προχωρήσουμε πάρα πολλά πράγματα» λέει με εμφανή πίκρα ο κ. Παρτσινέβελος.
