Algorithme permettant à un drone autonome de voler plus vite qu’un drone contrôlé par un humain

Dans le passé, les pilotes humains ont pu performer avec succès mieux que les systèmes autonomes lorsqu’il s’agit de faire voler des drones. Cependant, un groupe de recherche de l’Université de Zurich (UZH) a développé un algorithme qui change cette dynamique.

Les drones doivent être rapides étant donné leur autonomie limitée. Cela signifie qu’ils doivent effectuer des tâches en un minimum de temps, y compris les missions de recherche et de sauvetage, les inspections de bâtiments ou la livraison. Cela nécessite souvent que les drones se déplacent à travers une série de points de repère, tels que des fenêtres, des pièces, des espaces étroits ou d’autres emplacements spécifiques. Lorsqu’ils volent à travers ces points de repère, les drones déterminent la meilleure trajectoire et l’accélération ou la décélération à chaque point.

L’algorithme de l’équipe

L’algorithme de l’équipe de recherche est capable de trouver la trajectoire la plus rapide pour guider un quadrirotor, qui est un drone équipé de quatre hélices, à travers une série de points de repère sur un circuit.

Davide Scaramuzza dirige le groupe de recherche en robotique et perception à l’UZH et le défi Rescue Grand Challenge du NCCR Robotics, qui a financé la recherche.

“Notre drone a battu le tour le plus rapide de deux pilotes humains de classe mondiale sur une piste d’essai expérimentale”, déclare Scaramuzza. “La nouveauté de l’algorithme est qu’il est le premier à générer des trajectoires optimales en termes de temps qui prennent pleinement en compte les limitations des drones.”

Les travaux précédents dans ce domaine se sont concentrés sur des simplifications du système quadrirotor ou de la description du chemin de vol, qui étaient des facteurs limitants.

Phillip Foehn est un étudiant en doctorat et le premier auteur de l’article.

“L’idée clé est que, plutôt que d’attribuer des sections du chemin de vol à des points de repère spécifiques, notre algorithme indique simplement au drone de passer à travers tous les points de repère, mais sans préciser comment ou quand le faire”, déclare Foehn.

Test de l’algorithme

Pour tester le nouveau système, l’équipe a mis l’algorithme et deux pilotes humains en compétition, en faisant voler le même quadrirotor à travers un circuit de course. Ils ont utilisé des caméras externes pour capturer le mouvement des drones. Avec le drone autonome, ces caméras ont fourni des informations en temps réel à l’algorithme, telles que l’emplacement du drone à tout moment.

Pour créer un système plus équitable, les chercheurs ont permis aux pilotes humains de s’entraîner sur le circuit avant la course. Malgré cet entraînement, l’algorithme a gagné, et tous ses tours ont été plus rapides que ceux des humains. L’algorithme a également performé de manière plus cohérente que les humains. Une fois qu’il a trouvé la meilleure trajectoire, il a été capable de la reproduire à plusieurs reprises, ce que les humains n’ont pas pu faire.

Les chercheurs doivent créer un drone moins gourmand en calculs pour qu’il puisse être utilisé dans des applications commerciales. Le système actuel nécessite jusqu’à une heure pour que l’ordinateur calcule la trajectoire optimale en termes de temps pour l’événement, et il repose sur des caméras externes pour calculer son emplacement à tout moment. Les scientifiques veulent maintenant explorer les caméras embarquées.

Même avec ces avancées requises, le fait que le drone autonome puisse voler plus vite que les humains est un développement crucial.

“Cet algorithme peut avoir des applications énormes dans la livraison de colis avec des drones, l’inspection, la recherche et le sauvetage, et plus encore”, déclare Scaramuzza.