جلوگیری از فروپاشی سازه‌های فرسوده با رباتی مبتنی بر هوش مصنوعی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، جهان با بحران فروپاشی زیرساخت‌ها مواجه است، چرا که بسیاری از ساختمان ها، پل ها، جاده‌ها و تونل‌های آن نشانه‌هایی از پوسیدگی و آسیب را نشان می‌دهند. کارشناسان هشدار می‌دهند که این سازه‌ها در معرض خطر ریزش یا خرابی قرار دارند مگر اینکه به موقع مورد بازرسی و تعمیر قرار گیرند. با این حال، روش‌های بازرسی فعلی کند، پرهزینه و پر فشار هستند و نمی‌توانند مقیاس وسیع مشکل را پوشش دهند.

مشکل سازه‌های فرسوده

هزینه تعمیر زیرساخت آسیب دیده سرسام آور است. به گفته انجمن مهندسان عمران آمریکا، آمریکا به تنهایی باید ۷۸۶ میلیارد دلار برای تعمیر جاده‌ها و پل‌های خود هزینه کند. اما نیاز به کارگران ماهرتری نیز وجود دارد که بتوانند کار بازرسی و تعمیر را انجام دهند.

برای مقابله با این چالش، گروهی از محققان دانشکده مهندسی دانشگاه درکسل (Drexel) سیستم جدیدی را توسعه داده اند که از ربات‌ها و یادگیری ماشین برای تشخیص و ارزیابی نقص‌های ساختاری استفاده می‌کند. هدف این سیستم که در مجله اتوماسیون در ساخت وساز منتشر شده است، بهبود بازرسی زیرساخت و افزایش کارایی و دقت نگهداری ان‌هاست.

این سیستم شامل یک ماژول بینایی کامپیوتری و یک ماژول اسکن لیزری است. ماژول بینایی کامپیوتری از یک الگوریتم یادگیری عمیق به نام شبکه عصبی کانولوشن برای تجزیه و تحلیل تصاویر با وضوح بالا از ساختار و شناسایی مناطق ترک استفاده می‌کند. سپس ماژول اسکن لیزری یک اسکن دقیق از مناطق ترک خورده انجام می‌دهد و یک مدل آسیب سه بعدی ایجاد می‌کند که می‌تواند برای تجزیه و تحلیل و نظارت بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.

محققان ادعا می‌کنند که سیستم آن‌ها می‌تواند حجم کار بازرسی را کاهش دهد و مداخلات متمرکزتر و به موقع را برای جلوگیری از شکست‌های ساختاری ممکن کند. آن‌ها ترک‌ها را با علائم پزشکی مقایسه می‌کنند که قبل از ایجاد مشکلات جدی‌تر باید تشخیص داده و درمان شوند.

آینده هوش مصنوعی و رباتیک برای حفاظت از زیرساخت‌ها

دکتر آروین ابراهیم خانلو ، استادیار ایرانی‌تبار و یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید: ترک‌ها اولین نشانه‌های زوال سازه و خطرات احتمالی هستند که باید در اسرع وقت شناسایی و اندازه گیری شوند. سیستم ما می‌تواند روشی سریع و دقیق برای غربالگری و اسکن ترک‌ها فراهم کند که می‌تواند به تشخیص، نگهداری و اقدامات ترمیمی کمک کند. 

با این حال، محققان همچنین اشاره می‌کنند که مقیاس و پیچیدگی زیرساخت‌ها به یک رویکرد رباتیک چند مقیاسی نیاز دارد که بتواند از پس نقص‌های بزرگ و کوچک برآید.

ابراهیم خانلو گفت: زیرساخت‌های شهری از سازه‌ها و پل‌های عظیم تشکیل شده اند، اما مشکلات آن‌ها اغلب میکروسکوپی است. ما معتقدیم که سیستم ما می‌تواند مزایای بینایی کامپیوتر و اسکن لیزری را با هم ترکیب کند و ربات‌ها را قادر سازد تا بازرسی کارآمد و دقیق عیوب را انجام دهند.

اکنون محققان در حال آزمایش و بهبود سیستم خود بر روی ساختار‌های دنیای واقعی و همکاری با شرکای صنعتی برای استقرار سیستم خود در این زمینه هستند. آن‌ها امیدوارند که سیستم آن‌ها بتواند با جلوگیری از خرابی‌های فاجعه بار و افزایش ایمنی و پایداری زیرساخت ها، به نجات جان انسان‌ها و منابع کمک کند.