Algoritmo Abilita Drone Autonomo a Volare Più Velocemente di Quello Controllato dall’Uomo

In passato, i piloti umani sono stati in grado di superare con successo i sistemi autonomi quando si tratta di far volare i 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 dato il loro limitato tempo di batteria. Ciò significa che devono svolgere i compiti nel minor tempo possibile, inclusi missioni di ricerca e salvataggio, ispezioni di edifici o consegne. Ciò richiede spesso ai droni di muoversi attraverso una serie di punti di riferimento, come finestre, stanze, spazi ristretti o altre posizioni specifiche. Quando volano attraverso questi punti di riferimento, i droni determinano la traiettoria e l’accelerazione o la decelerazione più adatte in ogni punto.

L’Algoritmo del Team

L’algoritmo del team di ricerca è in grado di trovare la traiettoria più veloce per guidare un quadrotore, che è un drone dotato di quattro eliche, attraverso una serie di punti di riferimento su un circuito.

Davide Scaramuzza guida il Gruppo di Robotica e Percezione dell’UZH e la Rescue Grand Challenge dell’NCCR Robotics, che ha finanziato la ricerca.

“Il nostro drone ha superato il giro più veloce di due piloti umani di classe mondiale su una pista sperimentale”, afferma Scaramuzza. “La novità dell’algoritmo è che è il primo a generare traiettorie ottimali nel tempo che considerano appieno le limitazioni dei droni”.

I lavori precedenti in questo settore si sono concentrati su semplificazioni del sistema quadrotore o della descrizione del percorso di volo, che erano fattori limitanti.

Phillip Foehn è uno studente di dottorato e autore principale del documento.

“L’idea chiave è che, invece di assegnare sezioni del percorso di volo a punti di riferimento specifici, il nostro algoritmo dice semplicemente al drone di passare attraverso tutti i punti di riferimento, ma non come o quando farlo”, afferma Foehn.

Test dell’Algoritmo Nuovo

Per testare il nuovo sistema, il team ha messo l’algoritmo e due piloti umani uno contro l’altro, facendo volare lo stesso quadrotore 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 ogni 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 vinto, e tutti i suoi giri sono stati più veloci di quelli umani. L’algoritmo ha anche performato 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 esigente in termini computazionali se vuole essere utilizzato in applicazioni commerciali. Il sistema attuale richiede 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 ogni momento. Gli scienziati ora vogliono esplorare l’uso di telecamere a bordo.

Anche con questi progressi necessari, il fatto che il drone autonomo possa volare più veloce dell’umano è uno sviluppo cruciale.

“Questo algoritmo può avere enormi applicazioni nella consegna di pacchi con droni, ispezioni, ricerca e salvataggio e altro”, afferma Scaramuzza.