Algoritmo permite que drone autónomo vuele más rápido que el controlado por humanos

En el pasado, los pilotos humanos han podido superar con éxito a los sistemas autónomos cuando se trata de volar drones. Sin embargo, un grupo de investigación de la Universidad de Zúrich (UZH) ha desarrollado un algoritmo que está cambiando esta dinámica.

Los drones deben ser rápidos debido a su limitada vida útil de la batería. Esto significa que deben realizar tareas en el menor tiempo posible, incluyendo misiones de búsqueda y rescate, inspecciones de edificios o entrega. A menudo, esto requiere que los drones se muevan a través de una serie de puntos de referencia, como ventanas, habitaciones, espacios pequeños o otras ubicaciones específicas. Cuando vuelan a través de estos puntos de referencia, los drones determinan la mejor trayectoria y la aceleración o desaceleración en cada punto.

El algoritmo del equipo

El algoritmo del equipo de investigación es capaz de encontrar la trayectoria más rápida para guiar a un cuadricóptero, que es un drone que posee cuatro hélices, a través de una serie de puntos de referencia en un circuito.

Davide Scaramuzza lidera el Grupo de Robótica y Percepción de la UZH y el Desafío de Rescate de la NCCR Robotics, que fue responsable de financiar la investigación.

“Nuestro drone superó la vuelta más rápida de dos pilotos humanos de clase mundial en una pista de carreras experimental”, dice Scaramuzza. “La novedad del algoritmo es que es el primero en generar trayectorias óptimas en términos de tiempo que consideran completamente las limitaciones de los drones”.

Los trabajos anteriores en este área se centraron en simplificaciones del sistema cuadricóptero o la descripción de la trayectoria de vuelo, que fueron factores limitantes.

Phillip Foehn es un estudiante de doctorado y el primer autor del artículo.

“La idea clave es que, en lugar de asignar secciones de la trayectoria de vuelo a puntos de referencia específicos, nuestro algoritmo simplemente le indica al drone que pase a través de todos los puntos de referencia, pero no cómo o cuándo hacerlo”, dice Foehn.

Probando el nuevo algoritmo

Para probar el nuevo sistema, el equipo puso el algoritmo y a dos pilotos humanos contra cada uno, volando el mismo cuadricóptero a través de un circuito de carreras. Confían en cámaras externas para capturar el movimiento de los drones. Con el drone autónomo, esas cámaras proporcionan información en tiempo real al algoritmo, como la ubicación del drone en cualquier momento.

Para crear un sistema más justo, los investigadores permitieron que los pilotos humanos se entrenaran en el circuito antes de la carrera. A pesar de todo este entrenamiento, el algoritmo aún ganó, y todas sus vueltas fueron más rápidas que las de los humanos. El algoritmo también se desempeñó de manera más consistente que el humano. Después de encontrar la mejor trayectoria, pudo reproducirla repetidamente, lo que los humanos no pudieron hacer.

Los investigadores deben crear un drone menos exigente en términos computacionales si es que van a hacerlo llegar a aplicaciones comerciales. El sistema actual requiere hasta una hora para que la computadora calcule la trayectoria óptima en términos de tiempo para el evento, y depende de cámaras externas para calcular su ubicación en cualquier momento. Los científicos ahora quieren explorar cámaras a bordo.

Incluso con estos avances requeridos, el hecho de que el drone autónomo pueda volar más rápido que el controlado por humanos es un desarrollo crucial.

“Este algoritmo puede tener aplicaciones enormes en la entrega de paquetes con drones, inspecciones, búsqueda y rescate, y más”, dice Scaramuzza.