研究者が未知の環境を探索するための小型ドローンの群れを開発

デルフト工科大学の研究者は、自律的に未知の環境を探索できる小型ドローンの群れを開発しました。この研究は、10月23日にScience Roboticsに発表されました。この新しい研究は、スウォームロボティクスの継続的な開発にとって重要です。

これらの小型ロボットを開発する際の最も難しい部分は、自律的に移動するために、制限されたセンシングと計算能力に対処する必要があったことです。TUデルフト、リバプール大学、ラドバウド大学ニイメーヘンの研究者からなるチームは、昆虫のナビゲーションをモデルとして考えてみました。

巨大な可能性

このサイトで何度も言及されているように、スウォームロボティクスは成長する分野であり、多くの可能性につながります。現実の昆虫の群れは、小型ロボットのモデルとして使用されてきました。個々のロボットは能力が限られているかもしれませんが、多数をまとめることで新しい能力が提供されます。小型ロボットは通常、より安価であり、大型ロボットではできないタスクを完了できます。小型ロボットドローンをスウォームで使用することで、災害現場をより迅速に探索して理解できます。この技術はまだ実用化されていませんが、研究者はその可能性のため不断に研究を進めています。

TUデルフト、リバプール大学、ラドバウド大学ニイメーヘンの共同研究チームは、オランダ国立科学財団NWOナチュラルアーティフィシャルインテリジェンスプログラムによって資金提供されています。

この技術が使用できる主な分野の1つは、捜索と救助作戦です。研究チームは、捜索と救助作戦で使用することを想定して、ドローンの群れを開発しました。チームが目標を達成すれば、救助作業員は小型ドローンの群れを使用して災害現場を探索し、報告できます。たとえば、崩壊寸前の建物をドローンが探索し、内部の人物の位置を報告することができます。

小型ドローンの群れは、被害者を発見するためにカメラを搭載することもできます。研究チームは、2人のダミー被害者がいる室内オフィス環境にドローンを送り込むことでこのテストを行いました。実験は成功し、6つのドローンが6分以内に開放された部屋の80%を探索しました。このタスクは、1つのドローンでは不可能です。

複数の小型ドローンを持つ別の利点は、1つのドローンが故障して画像を返せなくても、同じ情報を持つ他のドローンがいることです。これは、1つのドローンが被害者を見つけたが画像を失い、別のドローンが画像を返してきたときに実証されました。

最大の課題

キンバリー・マクガイアは、このプロジェクトで働いた博士課程の学生です。

「スウォーム探索を実現する上での最大の課題は、ドローンの個々の知能レベルにある」とマクガイアさんは述べています。「プロジェクトの初期段階では、基本的な飛行能力を実現することに焦点を当てました。速度を制御し、障害物を避けることができるようにしました。その後、ドローンが互いに検出して避ける方法を設計しました。無線通信チップを各ドローンに搭載し、チップ間の信号強度を利用することでこれを解決しました。これは、自宅のWi-Fiルーターから離れると減少する携帯電話のバーの数に似ています。この方法の主な利点は、ドローンに追加のハードウェアを必要とせず、非常に少ない計算が必要であることです。」

これらの小型スウォームロボットを開発する際の最も難しい部分は、自律的なナビゲーションです。完全に未知の環境をナビゲートする小型ロボットのグループを作ることは非常に困難です。これが、研究者が昆虫をモデルとして考えた理由です。昆虫は、通常、環境についての事前の知識なしにナビゲートします。

「新しいナビゲーション方法の基本的な考え方は、ナビゲーションの期待を極限まで低くすることです。ロボットがベースステーションに戻ることができるようにするだけです」と、プロジェクトの責任者であるグイド・デ・クローンさんは述べています。「ロボットの群れは最初に環境に広がり、各ロボットは異なる方向を優先的に進みます。探索後、ロボットはベースステーションにあるワイヤレスビーコンに戻ります。」

この新しい開発は、ロボティクスから出てきた多くの開発の1つです。スウォームロボティクスは、多くの新しい可能性を提供する重要な分野です。