AI utilizza l'aspetto visivo per stimare le distanze per i droni

Un nuovo processo di apprendimento basato sul flusso ottico sviluppato da un team di ricercatori della TU Delft e della Westphalian University of Applied Sciences consente ai robot di stimare le distanze attraverso l'aspetto visivo degli oggetti in vista. L'aspetto visivo può includere fattori come forma, colore e trama. 

Utilizzando questa strategia di apprendimento basata sull'intelligenza artificiale, è possibile migliorare la navigazione di piccoli droni volanti. 

L'articolo è stato pubblicato il mese scorso in Intelligenza della macchina della natura. 

Robot contro insetti

Per consentire ai piccoli robot volanti di possedere lo stesso livello di autonomia che vediamo nei grandi veicoli a guida autonoma, dovranno dimostrare la stessa intelligenza sviluppata presente negli insetti volanti, cosa che può essere fatta attraverso sistemi di intelligenza artificiale altamente efficienti. 

I piccoli robot volanti attualmente sul mercato non portano a bordo la quantità necessaria di sensori e potenza di elaborazione, il che rappresenta una delle maggiori sfide per questa tecnologia. 

Nel mondo naturale, gli insetti si affidano al "flusso ottico", che è il modo in cui gli oggetti si muovono nella vista di un insetto. Questo flusso ottico è ciò che consente loro di atterrare sui fiori ed eludere i predatori. Ciò che sorprende di questo flusso ottico è che è semplice, nonostante sia utilizzato per compiti complessi. 

Guido de Croon è un professore di Micro Air Vehicles di ispirazione biologica e primo autore dell'articolo. 

"Il nostro lavoro sul controllo del flusso ottico è iniziato dall'entusiasmo per le strategie eleganti e semplici impiegate dagli insetti volanti", ha affermato. “Tuttavia, lo sviluppo dei metodi di controllo per implementare effettivamente queste strategie nei robot volanti si è rivelato tutt'altro che banale. Ad esempio, i nostri robot volanti non sarebbero effettivamente atterrati, ma hanno iniziato a oscillare, salendo e scendendo continuamente, appena sopra la superficie di atterraggio”.

Flusso ottico

Ci sono due limitazioni principali al flusso ottico. In primo luogo, fornisce informazioni miste su distanza e velocità e non fornisce informazioni su ciascuna delle due separatamente. In secondo luogo, il flusso ottico è molto piccolo nella direzione in cui si muove il drone, il che ha implicazioni per evitare gli ostacoli. In altre parole, il robot ha maggiori difficoltà a rilevare gli oggetti verso cui si sta muovendo.

"Ci siamo resi conto che entrambi i problemi del flusso ottico sarebbero scomparsi se i robot fossero stati in grado di interpretare non solo il flusso ottico, ma anche l'aspetto visivo degli oggetti nel loro ambiente", ha affermato Guido de Croon. “Ciò consentirebbe ai robot di vedere le distanze dagli oggetti nella scena in modo simile a come noi umani possiamo stimare le distanze in un'immagine fissa. L'unica domanda era: come può un robot imparare a vedere distanze del genere?

Nel nuovo approccio sviluppato dai ricercatori, i robot fanno affidamento sulle oscillazioni per apprendere come appaiono gli oggetti nel loro ambiente a seconda della distanza. Ad esempio, un drone può apprendere quanto è fine la trama dell'erba a seconda dell'altezza a cui si trova durante l'atterraggio. 

Christophe De Wagter è ricercatore presso TU Delft e coautore dell'articolo. 

"Imparare a vedere la distanza per mezzo dell'aspetto visivo ha portato ad atterraggi molto più veloci e fluidi rispetto a prima", ha affermato. “Inoltre, per evitare gli ostacoli, i robot ora erano anche in grado di vedere molto chiaramente gli ostacoli nella direzione di volo. Ciò non solo ha migliorato le prestazioni di rilevamento degli ostacoli, ma ha anche permesso ai nostri robot di accelerare".

Il nuovo sviluppo avrà implicazioni per i robot volanti che dispongono di risorse limitate ed è particolarmente utile per coloro che operano in un ambiente ristretto.