Výzkumníci vyvinuli roj miniaturních dronů pro průzkum neznámých prostředí

Výzkumníci z Delftské technické univerzity vyvinuli roj miniaturních dronů schopných autonomního průzkumu neznámých prostředí. Výzkum byl prezentován 23. října v Science Robotics. Tato nová práce je důležitá pro probíhající rozvoj rojové robotiky.

Jednou z nejvíce náročných částí vývoje těchto miniaturních robotů bylo, že aby mohli autonomně fungovat, muselo se něco udělat s jejich omezenými senzorickými a výpočetními schopnostmi. Tým, složený z výzkumníků z TU Delft, University of Liverpool a Radbound University of Nijmegen, se inspiroval navigací hmyzu.

Ohromný potenciál

Jak bylo zmíněno mnohokrát na tomto webu, rojová robotika je rostoucí obor, který může vést k mnoha možnostem. Skutečné roje hmyzu byly použity jako model pro miniaturní roboty. Jednotlivý robot může být omezen ve svých schopnostech, ale skupina mnoha robotů může poskytnout nové schopnosti. Malé roboty jsou často méně nákladné a mohou plnit úkoly, které mnoho větších robotů nemůže. S pomocí miniaturních robotických dronů, které fungují v roji, lze prozkoumat a pochopit místa katastrof mnohem rychleji. Tato technologie ještě není dostupná, ale výzkumníci na ní neustále pracují kvůli velkým možnostem.

Společný výzkumný tým z TU Delft, University of Liverpool a Radbound University of Nijmegen je financován nizozemskou národní vědeckou nadací NWO Natural Artificial Intelligence programme.

Jedním z hlavních oblastí, kde lze tuto technologii použít, jsou mise búsqueda a záchrany. Výzkumný tým vyvinul roje dronů s myšlenkou jejich využití v těchto misích. Pokud tým dosáhne toho, co chce, záchranné týmy budou moci použít roje miniaturních dronů k prozkoumání místa katastrofy a nahlásit zpět. Například budova na pokraji zřícení by byla prozkoumána drony, které by poté nahlásily polohu lidí uvnitř.

Roje miniaturních dronů lze také vybavit kamerami, aby našly oběti. Výzkumný tým otestoval tuto myšlenku tím, že poslal drony do vnitřního kancelářského prostředí, které obsahovalo dvě falešné oběti. Experiment byl úspěšný a roj šesti dronů prozkoumal 80 % otevřených místností během šesti minut. Tento úkol není možný s pouze jedním dronem.

Další výhodou použití více malých dronů je, že pokud jeden dron selže a nezobrazí obraz, existuje několik dalších s toutéž informací. To bylo ukázáno v testu, kdy jeden dron našel oběť, ale ztratil obraz, a další se vrátil s ním.

Největší výzvy

Kimberly McGuire je doktorand, který pracoval na projektu.

“Největší výzvou při dosažení průzkumu roje je úroveň individuální inteligence dronů,” říká McGuire. “Na počátku projektu jsme se zaměřili na dosažení základních letových schopností, jako je řízení rychlosti a vyhýbání se překážkám. Poté jsme navrhli metodu, aby malé drony detekovaly a vyhýbaly se sobě navzájem. Tento problém jsme vyřešili tím, že každý dron vybavíme bezdrátovým komunikačním čipem a poté využijeme síly signálu mezi těmito čipy – jedná se o počet sloupců zobrazených na vašem telefonu, které se snižují, když se vzdálíte od svého WiFi routeru doma. Hlavní výhodou této metody je, že nevyžaduje žádné další vybavení na dronu a že vyžaduje velmi málo výpočtů.”

Nejobtížnější částí vývoje těchto miniaturních robotů je autonomní navigace. Je extrémně obtížné dostat skupinu malých robotů, aby prozkoumala zcela neznámé prostředí. To je hlavní důvod, proč se výzkumníci obrátili na hmyz jako model; často navigují prostředí bez předchozích znalostí.

“Hlavní myšlenka nové navigační metody spočívá v tom, že snížíme naše očekávání navigace na minimum: vyžadujeme pouze, aby roboti byli schopni navigovat zpět na základnu,” říká Guido de Croon, hlavní výzkumník projektu. “Roje robotů se nejprve rozprostřou do prostředí tak, že každý robot bude následovat jiný preferovaný směr. Po prozkoumání se roboti vrátí k bezdrátovému majáku umístěnému na základně.”

Tento nový vývoj je pouze jeden z mnoha, které vycházejí z robotiky. Rojová robotika je důležitý obor, který otevírá mnoho nových možností.