アルゴリズムが自律ドローンを人間の制御よりも速く飛行できるようにする

過去、人間のパイロットはドローンの飛行において自律システムよりも優れた成績を収めてきました。しかし、チューリッヒ大学（UZH）の研究グループは、この状況を変えるアルゴリズムを開発しました。

ドローンは、限られたバッテリー寿命のため、迅速に動作する必要があります。これには、捜索救助、建物の検査、または配達などのタスクを可能な限り短時間で実行する必要があります。これには、窓、部屋、小さな空間、またはその他の特定の場所などの一連のウェイポイントを通過する必要があります。ドローンは、これらのウェイポイントを通過する際に、各ポイントでの最適な軌跡と加速または減速を決定します。

チームのアルゴリズム

研究チームのアルゴリズムは、四本のプロペラを持つドローン（クアッドローター）を一連のウェイポイントを含むサーキットを最速で飛行させることができます。

ダヴィデ・スカラムッツァは、UZHのロボティクスと認知グループと、NCCRロボティクスのレスキューグランプリのリーダーであり、この研究の資金提供を受けました。

「私たちのドローンは、実験レーストラックで2人の世界クラスの人間パイロットの最速ラップを上回った」とスカラムッツァは述べています。「このアルゴリズムの新規性は、ドローンの制限を完全に考慮した時間最適の軌跡を生成する最初のものであることです」

この分野での以前の研究は、クアッドローターシステムまたは飛行経路の簡略化に焦点を当てていましたが、これらは制限要因でした。

フィリップ・フェーンは博士課程の学生であり、この論文の第一著者です。

「重要な考え方は、飛行経路の特定のセクションを特定のウェイポイントに割り当てるのではなく、アルゴリズムがドローンにすべてのウェイポイントを通過するように指示することです。しかし、どのように、いつ行うかは指定しません」とフェーンは述べています。

新しいアルゴリズムのテスト

新しいシステムをテストするために、チームはアルゴリズムと2人の人間パイロットを同じクアッドローターでレースサーキットを飛行させました。外部カメラを使用してドローンの動きを捉えました。自律ドローンでは、これらのカメラがアルゴリズムにドローンの位置に関するリアルタイム情報を提供しました。

より公平なシステムを作成するために、研究者は人間パイロットがレース前にサーキットでトレーニングできるようにしました。にもかかわらず、アルゴリズムは勝利し、すべてのラップが人間のラップよりも速かったです。アルゴリズムは人間よりも一貫性のあるパフォーマンスも示しました。最適な軌跡を見つけた後、繰り返し再現することができましたが、人間はそれを実行できませんでした。

研究者は、ドローンを商業的に利用可能にするために、計算コストの低いドローンを作成する必要があります。現在のシステムでは、コンピューターがイベントの時間最適の軌跡を計算するのに最大1時間かかります。また、外部カメラに依存して、各時点での位置を計算します。科学者は今、オンボードカメラを探索したいと考えています。

これらの進歩が必要であるにもかかわらず、自律ドローンが人間の制御よりも速く飛行できるという事実は、重要な進展です。

「このアルゴリズムは、ドローンによるパッケージ配送、検査、捜索救助などに大きな応用を持つことができます」とスカラムッツァは述べています。