I ricercatori sviluppano uno sciame di piccoli droni per esplorare ambienti sconosciuti

I ricercatori dell’Università di Tecnologia di Delft hanno sviluppato uno sciame di piccoli droni in grado di esplorare autonomamente ambienti sconosciuti. La ricerca è stata presentata il 23 ottobre su Science Robotics. Il nuovo lavoro è importante per lo sviluppo continuo della robotica di sciame.

Una delle parti più difficili dello sviluppo di questi piccoli robot è stata la limitata capacità di sensazione e calcolo, che doveva essere superata per renderli autonomi. Il team, composto da ricercatori di TU Delft, University of Liverpool e Radbound University of Nijmegen, ha guardato alla navigazione degli insetti come modello.

Enorme potenziale

Come menzionato più volte su questo sito, la robotica di sciame è un campo in crescita che può portare a molte possibilità. Gli sciami di insetti reali sono stati utilizzati come modello per i piccoli robot. Un robot individuale può essere limitato nelle sue capacità, ma raggrupparne molti può fornire nuove capacità. I piccoli robot sono spesso meno costosi e possono completare compiti che molti robot più grandi non possono. Con l’utilizzo di piccoli droni robotici che agiscono in uno sciame, i siti di disastro potrebbero essere esplorati e compresi molto più velocemente. Questa tecnologia non è ancora disponibile, ma i ricercatori stanno lavorando costantemente su di essa a causa delle grandi possibilità.

Il team di ricerca congiunto di TU Delft, University of Liverpool e Radbound University of Nijmegen è finanziato dalla fondazione nazionale di scienza olandese NWO Natural Artificial Intelligence programme.

Uno dei principali settori in cui questa tecnologia può essere utilizzata è nelle missioni di ricerca e salvataggio. Il team di ricerca ha sviluppato gli sciami di droni con l’idea di utilizzarli in tali missioni. Se il team raggiunge ciò che vuole, i lavoratori di salvataggio potrebbero utilizzare sciami di piccoli droni per esplorare un sito di disastro e riferire. Ad esempio, un edificio sull’orlo del crollo potrebbe essere esplorato dai droni, che poi riferirebbero con le posizioni delle persone all’interno.

Gli sciami di piccoli droni potrebbero anche essere dotati di telecamere per trovare le vittime. Il team di ricerca ha testato questo inviando i droni in un ambiente di ufficio indoor che conteneva due vittime finte. L’esperimento è stato un successo e uno sciame di 6 droni ha esplorato l’80% delle stanze aperte in 6 minuti. Questo compito non è possibile con un solo drone.

Un altro vantaggio dell’avere molti piccoli droni è che se uno si guasta e non riesce a portare indietro un’immagine, ce ne sono molti altri con le stesse informazioni. Ciò è stato dimostrato nel test quando un drone ha trovato una vittima ma ha perso l’immagine, e un altro è tornato con essa.

Le maggiori sfide

Kimberly McGuire è una studentessa di dottorato che ha lavorato sul progetto.

“La sfida più grande nel raggiungere l’esplorazione dello sciame si trova al livello dell’intelligenza individuale dei droni”, afferma McGuire. “All’inizio del progetto, ci siamo concentrati sul raggiungimento delle capacità di volo di base come il controllo della velocità e l’evitamento degli ostacoli. Dopo di che, abbiamo progettato un metodo per i piccoli droni per rilevare e evitare gli uni gli altri. Abbiamo risolto questo facendo in modo che ogni drone abbia un chip di comunicazione wireless e poi utilizzando la forza del segnale tra questi chip – questo è come il numero di barre visualizzato sul tuo telefono che diminuisce quando ti allontani dal tuo router WiFi a casa. I principali vantaggi di questo metodo sono che non richiede hardware aggiuntivo sul drone e che richiede pochissime computazioni”.

La parte più difficile dello sviluppo di questi piccoli robot di sciame è la navigazione autonoma. È estremamente difficile far navigare un gruppo di piccoli robot in un ambiente completamente sconosciuto. Questo è il motivo principale per cui i ricercatori si sono rivolti agli insetti come modello; spesso navigano ambienti senza alcuna conoscenza precedente.

“L’idea principale alla base del nuovo metodo di navigazione è ridurre le nostre aspettative di navigazione all’estremo: richiediamo solo che i robot siano in grado di navigare fino alla stazione di base”, afferma Guido de Croon, principale investigatore del progetto. “Lo sciame di robot si diffonde nell’ambiente facendo in modo che ogni robot segua una direzione preferita diversa. Dopo aver esplorato, i robot tornano a un faro wireless situato alla stazione di base”.

Questo nuovo sviluppo è solo uno dei molti che stanno venendo fuori dalla robotica. La robotica di sciame è un campo importante che apre molte nuove possibilità.