L'algoritmo consente al drone autonomo di volare più velocemente del controllo umano

In passato, i piloti umani sono stati in grado di superare con successo i sistemi autonomi quando si trattava di pilotare droni. Tuttavia, un gruppo di ricerca dell'Università di Zurigo (UZH) ha sviluppato un algoritmo che sta cambiando questa dinamica. 

I droni devono essere veloci data la durata limitata della batteria. Ciò significa che devono svolgere compiti nel minor tempo possibile, comprese le missioni di ricerca e soccorso, le ispezioni degli edifici o la consegna. Ciò richiede spesso ai droni di spostarsi attraverso una serie di waypoint, come finestre, stanze, piccoli spazi o altri luoghi specifici. Quando volano attraverso questi waypoint, i droni individuano la traiettoria e l'accelerazione o la decelerazione migliori in ogni punto.

L'algoritmo del team

L'algoritmo del team di ricerca è in grado di trovare la traiettoria più rapida per guidare un quadrirotore, un drone dotato di quattro eliche, attraverso una serie di waypoint su un circuito.

Davide Scaramuzza guida il Robotics and Perception Group presso UZH e il Rescue Grand Challenge della NCCR Robotics, che si è occupata di finanziare il progetto riparazioni.

"Il nostro drone ha battuto il giro più veloce di due piloti umani di livello mondiale su un circuito sperimentale", afferma Scaramuzza. "La novità dell'algoritmo è che è il primo a generare traiettorie ottimali in termini di tempo, tenendo pienamente conto dei limiti dei droni".

I lavori precedenti in quest'area si sono concentrati sulle semplificazioni del sistema quadrirotore o sulla descrizione della traiettoria di volo, che erano fattori limitanti. 

Phillip Foehn è uno studente di dottorato e primo autore dell'articolo.

"L'idea chiave è che, piuttosto che assegnare sezioni della traiettoria di volo a waypoint specifici, il nostro algoritmo dica semplicemente al drone di passare attraverso tutti i waypoint, ma non come o quando farlo", afferma Foehn.

Testare il nuovo algoritmo 

Per testare il nuovo sistema, il team ha messo l'algoritmo e due piloti umani l'uno contro l'altro, facendo volare lo stesso quadrirotore attraverso un circuito di gara. Hanno fatto affidamento su telecamere esterne per catturare il movimento dei droni. Con il drone autonomo, quelle telecamere hanno fornito informazioni in tempo reale all'algoritmo, come la posizione del drone in un dato momento. 

Per creare un sistema più equo, i ricercatori hanno permesso ai piloti umani di allenarsi sul circuito prima della gara. Nonostante tutto questo addestramento, l'algoritmo ha comunque vinto e tutti i suoi giri sono stati più veloci di quelli umani. L'algoritmo ha anche funzionato in modo più coerente rispetto all'umano. Dopo aver trovato la traiettoria migliore, è stato in grado di riprodurla ripetutamente, cosa che gli umani non sono stati in grado di fare.

I ricercatori devono creare un drone meno impegnativo dal punto di vista computazionale se vogliono trasformarlo in applicazioni commerciali. Il sistema attuale richiede al computer fino a un'ora per calcolare la traiettoria ottimale nel tempo per l'evento e si affida a telecamere esterne per calcolare la sua posizione in qualsiasi momento. Gli scienziati ora vogliono esplorare le telecamere di bordo.

Anche con questi progressi richiesti, il fatto che il drone autonomo possa volare più velocemente dell'umano è uno sviluppo cruciale.

"Questo algoritmo può avere enormi applicazioni nella consegna di pacchi con droni, ispezione, ricerca e soccorso e altro ancora", afferma Scaramuzza.