Algoritmus umožňuje autonomnímu dronu létat rychleji než lidsky ovládanému

V minulosti byli lidské piloty schopni úspěšně vượtit autonomní systémy, pokud jde o létání s drony. Nicméně, výzkumná skupina z Univerzity v Curychu (UZH) vyvinula algoritmus, který mění tuto dynamiku.

Drony jsou povinny být rychlé kvůli jejich omezené životnosti baterie. To znamená, že musí vykonat úkoly v co nejkratším čase, včetně misí vyhledávání a záchrany, inspekcí budov nebo doručování. To často vyžaduje, aby drony procházely sérií bodů, jako jsou okna, místnosti, malé prostory nebo jiné specifické lokace. Když létají přes tyto body, drony určují nejlepší trajektorii a zrychlení nebo zpomalení v každém bodě.

Algoritmus týmu

Algoritmus výzkumného týmu je schopen najít nejrychlejší trajektorii pro vedení kvadrokoptéry, což je dron s čtyřmi rotory, přes sérii bodů na okruhu.

Davide Scaramuzza vede skupinu Robotiky a Percepce na UZH a Rescue Grand Challenge of the NCCR Robotics, která byla zodpovědná za financování výzkumu.

“Náš dron porazil nejrychlejší kolo dvou světových pilotů na experimentálním závodním okruhu,” říká Scaramuzza. “Novinka algoritmu je, že je to první, který generuje časově optimální trajektorie, které plně zohledňují omezení dronů.”

Předchozí práce v této oblasti se zaměřila na zjednodušení systému kvadrokoptéry nebo popis letové dráhy, které byly omezujícími faktory.

Phillip Foehn je doktorand a hlavní autor článku.

“Klíčový nápad je, že místo toho, aby se přiřazovaly části letové dráhy ke specifickým bodům, náš algoritmus prostě řekne dronu, aby prošel všemi body, ale neříká, jak nebo kdy to udělat,” říká Foehn.

Testování nového algoritmu

Aby otestovali nový systém, tým umístil algoritmus a dva lidské piloty proti sobě, létající se stejnou kvadrokoptérou na závodním okruhu. Použili externí kamery k zachycení pohybu dronů. S autonomním dronem tyto kamery poskytly algoritmu reálné informace o poloze dronu v každém okamžiku.

Aby vytvořili spravedlivější systém, výzkumníci umožnili lidským pilotům trénovat na okruhu před závodem. Navzdory veškerému tréninku algoritmus stále vyhrál a všechny jeho kola byly rychlejší než lidská. Algoritmus také fungoval konzistentněji než lidský. Jakmile našel nejlepší trajektorii, byl schopen ji opakovaně reprodukovat, což lidské piloty nedokázali.

Výzkumníci musí vytvořit méně náročný dron na výpočet, aby se mohl dostat do komerčních aplikací. Současný systém vyžaduje až hodinu, aby počítač vypočítal časově optimální trajektorii pro událost, a spoléhá se na externí kamery k výpočtu své polohy v každém okamžiku. Vědci nyní chtějí prozkoumat kamery na palubě.

I přes tyto požadované pokroky je fakt, že autonomní dron může létat rychleji než lidský, zásadním rozvojem.

“Tento algoritmus může mít obrovské aplikace v doručování balíků s drony, inspekcích, vyhledávání a záchranných akcích a dalších,” říká Scaramuzza.