알고리즘이 자율 무인 항공기를 인간이 조종하는 것보다 빠르게 비행하게 만듦

과거에는 인간 조종사가 무인 항공기를 조종하는 데 성공적으로 자동 시스템을 능가할 수 있었습니다. 그러나 취리히 대학교(UZH) 연구 그룹은 이러한 역학을 바꾸는 알고리즘을 개발했습니다.

무인 항공기는 제한된 배터리 수명을 고려하여 빠르기 위해 설계되어야 합니다. 즉, 검색 및 구조, 건물 검사 또는 배송과 같은 작업을 가능한 한 적은 시간 내에 수행해야 합니다. 이는 종종 무인 항공기가 특정 위치(예: 창, 방, 작은 공간 등)를経由하여 일련의 경유지를 통해 이동해야 함을 의미합니다. 이러한 경유지를 통해 이동할 때 무인 항공기는 각 지점에서 최적의 궤적과 가속 또는 감속을 결정합니다.

팀의 알고리즘

연구 팀의 알고리즘은 4개의 프로펠러를 갖춘 쿼드콥터(quadrotor)와 같은 무인 항공기를 일련의 경유지로 안내하는 최단 궤적을 찾을 수 있습니다.

다비데 스카람우짜(Davide Scaramuzza)는 UZH의 로봇공학 및 지각 그룹과 NCCR 로봇공학의 구조 구호 챌린지의 책임자입니다. 이 연구는 연구에서 자금을 지원했습니다.

“우리의 무인 항공기가 실험 경주 트랙에서 두 명의 세계급 인간 조종사의 가장 빠른 랩을 이겼습니다.”라고 스카람우짜는 말합니다. “이 알고리즘의 새로운 점은 제한된 무인 항공기 성능을 완전히 고려하여 시간 최적의 궤적을 생성하는 최초의 알고리즘이라는 것입니다.”

이 분야의 이전 연구는 쿼드콥터 시스템 또는 비행 경로의 단순화에 중점을 두었으며, 이는 제한적인 요소였습니다.

필립 포헨(Phillip Foehn)은 박사 과정 학생이자 이 논문의 첫 번째 저자입니다.

“중요한 아이디어는 비행 경로의 특정 섹션을 특정 경유지에 할당하는 것이 아니라, 알고리즘이 단순히 무인 항공기에 모든 경유지를 통과하도록 지시하지만, 어떻게 또는 언제 그렇게 하는지는 지정하지 않는다는 것입니다.”라고 포헨은 말합니다.

새로운 알고리즘 테스트

새로운 시스템을 테스트하기 위해, 팀은 알고리즘과 두 명의 인간 조종사를 동일한 쿼드콥터를 통해 경주 회로로 비행시키는 데 대결했습니다. 그들은 무인 항공기의 동작을 캡처하기 위해 외부 카메라에 의존했습니다. 자율 무인 항공기에서는 이러한 카메라가 알고리즘에 실시간 정보(예: 무인 항공기의 위치)를 제공했습니다.

보다 공정한 시스템을 만들기 위해, 연구자들은 인간 조종사들이 경주 전에 회로에서 훈련할 수 있도록 허용했습니다. 이러한 훈련에도 불구하고, 알고리즘은 여전히 승리했으며, 모든 랩이 인간의 랩보다 빠르었습니다. 알고리즘은 또한 인간보다 더 일관되게 수행되었습니다. 최적의 궤적을 찾은 후, 그것을 반복적으로 재현할 수 있었지만, 인간은 그렇게 할 수 없었습니다.

연구자들은 상업적 적용을 위해 더 적은 계산 요구를 가진 무인 항공기를 만들어야 합니다. 현재 시스템은 컴퓨터가 이벤트에 대한 시간 최적의 궤적을 계산하는 데 최대 1시간이 소요되며, 외부 카메라에 의존하여 특정 시점의 위치를 계산합니다. 과학자들은现在 기내 카메라를 탐색하고자 합니다.

이러한 필수적인 발전에도 불구하고, 자율 무인 항공기가 인간이 조종하는 것보다 빠르게 비행할 수 있는的事実은 중요한 발전입니다.

“이 알고리즘은 무인 항공기와 함께 패키지 배송, 검사, 구조 및 더 많은 분야에서 큰 응용 프로그램을 가질 수 있습니다.”라고 스카람우짜는 말합니다.