Αλγόριθμος Επιτρέπει σε Αυτόνομο Drone να Ιπτάται Γρηγορότερα από τον Ανθρώπινο Έλεγχο

Στον παρελθόν, οι ανθρώπινοι πιλότοι είχαν την khảότητα να υπερτερούν των αυτόνομων συστημάτων όταν πρόκειται για το ιπτάμενο των drone. Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης (UZH) έχει αναπτύξει έναν αλγόριθμο που αλλάζει αυτή τη δυναμική. 

Τα drone απαιτούν να είναι γρήγορα δεδομένης της περιορισμένης διάρκειας ζωής της μπαταρίας τους. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να εκτελέσουν τις εργασίες τους σε όσο το δυνατόν λιγότερο χρόνο, συμπεριλαμβανομένων των αποστολών έρευνας και διάσωσης, επιθεωρήσεων κτηρίων ή παράδοσης. Αυτό συχνά απαιτεί τα drone να κινούνται μέσω μιας σειράς σημείων, όπως παράθυρα, δωμάτια, μικρά διαμερίσματα ή άλλα συγκεκριμένα σημεία. Όταν ιπτάται μέσω αυτών των σημείων, τα drone καθορίζουν την καλύτερη τροχιά και την επιτάχυνση ή τη σβήσιμο σε κάθε σημείο.

Ο Αλγόριθμος της Ομάδας

Ο αλγόριθμος της ερευνητικής ομάδας είναι σε θέση να βρει την ταχύτερη τροχιά για να οδηγήσει ένα quadrotor, το οποίο είναι ένα drone που διαθέτει τέσσερις προπέλες, μέσω μιας σειράς σημείων σε ένα κύκλωμα.

Ο Davide Scaramuzza ηγείται της Ομάδας Ρομποτικής και Ανίχνευσης στο UZH και του Rescue Grand Challenge του NCCR Robotics, το οποίο ήταν υπεύθυνο για τη χρηματοδότηση της έρευνας.

“Το drone μας νίκησε τον ταχύτερο γύρο δύο ανθρώπινων πιλότων σε ένα πειραματικό circuit,” λέει ο Scaramuzza. “Η καινοτομία του αλγορίθμου είναι ότι είναι ο πρώτος που παράγει χρονικά βέλτιστες τροχιές που λαμβάνουν πλήρως υπόψη τις περιορισμούς των drone.”

Προηγούμενη εργασία σε αυτόν τον τομέα επικεντρώθηκε στις απλοποιήσεις του συστήματος quadrotor ή της περιγραφής της πτήσης, οι οποίες ήταν περιοριστικοί παράγοντες. 

Ο Phillip Foehn είναι φοιτητής διδακτορικού και πρώτος συγγραφέας του εγγράφου.

“Η κλειδί ιδέα είναι, αντί να αναθέτουμε τμήματα της πτήσης σε συγκεκριμένα σημεία, ότι ο αλγόριθμος μας λέει просто στο drone να περάσει από όλα τα σημεία, αλλά όχι πώς ή πότε να το κάνει,” λέει ο Foehn.

Δοκιμή του Νέου Αλγορίθμου 

Για να δοκιμάσουν το νέο σύστημα, η ομάδα έβαλε τον αλγόριθμο και δύο ανθρώπινους πιλότους να ανταγωνιστούν ο ένας τον άλλον, ιπτάμενοι το ίδιο quadrotor μέσω ενός circuit. Εξαρτήθηκαν από εξωτερικές κάμερες για να καταγράψουν την κίνηση των drone. Με το αυτόνομο drone, αυτές οι κάμερες παρείχαν πραγματική ώρα πληροφόρηση στον αλγόριθμο, όπως η τοποθεσία του drone σε οποιαδήποτε στιγμή. 

Για να δημιουργήσουν ένα πιο δίκαιο σύστημα, οι ερευνητές επέτρεψαν στους ανθρώπινους πιλότους να εκπαιδευτούν στο circuit πριν από τον αγώνα.尽管 όλα αυτά τα εκπαιδεύματα, ο αλγόριθμος κέρδισε ακόμα, και όλες οι γύροι του ήταν ταχύτεροι από τους ανθρώπινους. Ο αλγόριθμος εκτέλεσε επίσης πιο συνεπώς από τον άνθρωπο. Μετά από αυτό βρήκε την καλύτερη τροχιά, ήταν σε θέση να την αναπαράγει επανειλημμένα, το οποίο οι άνθρωποι δεν μπορούσαν να κάνουν.

Οι ερευνητές πρέπει να δημιουργήσουν ένα λιγότερο απαιτητικό σύστημα υπολογιστή για το drone, εάν πρόκειται να το κάνουν σε εμπορικές εφαρμογές. Το τρέχον σύστημα απαιτεί μέχρι μια ώρα για τον υπολογιστή να υπολογίσει την χρονικά βέλτιστη τροχιά για το γεγονός, και εξαρτάται από εξωτερικές κάμερες για να υπολογίσει την τοποθεσία του σε οποιαδήποτε στιγμή. Οι επιστήμονες τώρα θέλουν να εξερευνήσουν τις κάμερες επί του drone.

Ακόμα και με αυτές τις απαιτούμενες βελτιώσεις, το γεγονός ότι το αυτόνομο drone μπορεί να ιπτάται γρηγορότερα από τον άνθρωπο είναι μια κρίσιμη εξέλιξη.

“Ο αλγόριθμος αυτός μπορεί να έχει τεράστιες εφαρμογές στη παράδοση πακέτων με drone, επιθεώρηση, έρευνα και διάσωση, και πολλά άλλα,” λέει ο Scaramuzza.