Kemampuan pulang tanpa GPS kini menjadi salah satu tantangan besar untuk drone berukuran sangat kecil. Di jalur itu, peneliti memperkenalkan Bee-Nav, sistem navigasi yang meniru cara lebah madu menemukan jalan kembali ke sarang dengan bantuan memori yang sangat kecil.
Pendekatan ini dibahas dalam jurnal Nature dan dirancang untuk wahana otonom mungil yang sulit dipasangi perangkat navigasi besar. Alih-alih mengandalkan sistem pemetaan yang berat, Bee-Nav mencoba membuat drone kecil mengenali lingkungan, menyimpan petunjuk penting, lalu kembali ke titik awal dengan cara yang lebih hemat daya dan ruang.
Meniru kebiasaan lebah saat mencari pulang
Gagasan Bee-Nav berangkat dari perilaku lebah madu. Guido de Croon, peneliti kecerdasan buatan dan robotika dari Delft University of Technology di Belanda, menjelaskan bahwa lebah tidak langsung terbang jauh dari sarang, melainkan lebih dulu melakukan penerbangan belajar singkat untuk menghafal landmark di sekitarnya.
Saat bergerak menjauh, lebah juga terus mencatat arah dan kecepatan melalui proses yang disebut path integration. Cara ini membantu mereka memperkirakan jalur pulang, meski akurasi penghitungan tersebut bisa menurun karena kesalahan kecil yang menumpuk. Karena itu, lebah memakai landmark yang sudah diingat untuk mengoreksi arah sebelum kembali ke sarang.
Bee-Nav menyerap pola itu ke dalam drone mini. Wahana ini memulai penerbangan belajar di sekitar titik awal sambil merekam pemandangan dengan kamera omnidireksional berukuran sangat kecil.
Memori mini, navigasi yang tetap terarah
Selama fase belajar, drone melatih jaringan saraf mini di dalam perangkatnya. Tugasnya adalah mengubah gambar yang terekam menjadi home vectors, yakni semacam penunjuk arah tak terlihat yang mengarah kembali ke titik lepas landas.
Dari proses tersebut, sistem membentuk area aman yang disebut Learned Homing Area. Saat drone sudah terlatih, ia bisa diterbangkan lebih jauh lalu mulai perjalanan pulang dengan mengandalkan path integration berdasarkan kecepatan dan arah yang terukur.
Begitu masuk kembali ke area aman di sekitar titik awal, sistem visual berbasis jaringan saraf mengambil alih. Drone kemudian mengikuti petunjuk visual itu sampai benar-benar kembali ke rumah.
Bee-Nav berjalan di atas komputer Raspberry Pi 4 yang ukurannya sekelas kartu kredit. Sistem ini menjalankan jaringan saraf dengan memori antara 3,4 hingga 42,3 kilobyte, jauh lebih kecil dibandingkan sistem pemetaan konvensional yang biasanya memerlukan sumber daya ribuan kali lebih besar.
Hasil uji terbang di luar ruangan
Tim peneliti juga menguji sistem ini di luar ruangan. Dalam pengujian tersebut, drone berhasil kembali dari jarak maksimum 600 meter atau 1.970 kaki, meski harus menghadapi hembusan angin dan silau matahari yang dapat mengganggu kamera.
Sarah Bergbreiter, insinyur mekanik di Carnegie Mellon University yang tidak terlibat dalam studi ini, menilai kebutuhan komputasinya sangat menarik. Menurutnya, pendekatan ini berpotensi membuat penggunaan drone skala kecil di luar ruangan menjadi lebih masuk akal.
De Croon menyebut sistem ini sudah bisa membantu membuat drone otonom luar ruangan menjadi lebih kecil dan lebih hemat daya. Ia juga mengatakan Bee-Nav berpotensi dipasang pada drone seberat 50 gram, bahkan 30 gram.
Masih ada batasan di medan yang lebih rumit
Meski hasil awalnya menjanjikan, Bee-Nav belum selesai sepenuhnya. Salah satu tantangan berikutnya adalah kemampuan bernavigasi di antara beberapa lokasi yang sudah diingat dan menangani titik awal yang tidak memiliki landmark.
Sean Humbert, insinyur mekanik di University of Colorado Boulder yang juga tidak terlibat dalam studi ini, menambahkan bahwa sistem seperti Bee-Nav tetap membutuhkan penghindaran rintangan lokal dan kemampuan perencanaan ketika lingkungan terlalu padat atau berubah-ubah. Tanpa kemampuan itu, navigasi dapat terganggu saat drone menghadapi area yang kompleks.
Tim peneliti memandang langkah ini sebagai fondasi untuk masa depan robot terbang yang jauh lebih mungil. Namun, untuk benar-benar mendekati ukuran lebah, masih ada masalah dasar lain yang harus dibereskan, termasuk miniaturisasi baterai.
