알고리즘이 자율 무인기를 인간이 조종하는 것보다 빠르게 비행하게 함

과거에는 인간 조종사가 무인기를 비행시키는 데 있어 자율 시스템을 능가할 수 있었다. 그러나 취리히 대학교(UZH)의 한 연구 그룹이 이러한 역학을 바꾸는 알고리즘을 개발했다.

무인기는 제한된 배터리 수명을 고려하여 빠르게 비행해야 한다. 즉, 검색 및 구조, 건물 검사 또는 배송과 같은 작업을 가능한 한 짧은 시간 내에 수행해야 한다. 이는 종종 무인기가 창문, 방, 작은 공간 또는 기타 특정 위치와 같은 일련의 경유지를 통해 이동해야 함을 의미한다. 이러한 경유지를 통해 비행할 때 무인기는 각 지점에서 최상의 궤도와 가속 또는 감속을 결정한다.

팀의 알고리즘

연구 팀의 알고리즘은 회로의 일련의 경유지를 따라 4개의 프로펠러를 갖춘 무인기인 쿼드 로터를 가장 빠른 궤도에 따라 안내할 수 있다.

Davide Scaramuzza는 UZH의 로봇공학 및 인식 그룹과 NCCR 로봇공학의 구조 과제를 이끌고 있으며, 이 연구의 자금을 제공했다.

“우리의 무인기는 실험 경주 트랙에서 두 명의 세계급 인간 조종사의 가장 빠른 랩을 이겼다”라고 Scaramuzza는 말했다. “알고리즘의 신나는 점은 무인기의 제한을 완전히 고려하여 시간 최적의 궤도를 생성하는 최초의 알고리즘이라는 것이다.”

이 분야의 이전 연구는 쿼드 로터 시스템 또는 비행 경로의 단순화에 중점을 두었으며, 이는 제한적인 요소였다.

Phillip Foehn은 박사 과정 학생이며 논문의 첫 번째 저자이다.

“중요한 아이디어는 비행 경로의 특정 섹션을 특정 경유지에 할당하는 대신, 우리의 알고리즘이 단순히 모든 경유지를 통과하도록 무인기에 지시하지만, 어떻게 또는 언제 그렇게 하는지에 대해서는 말하지 않는다는 것이다”라고 Foehn은 말했다.

새로운 알고리즘 테스트

새로운 시스템을 테스트하기 위해 팀은 알고리즘과 두 명의 인간 조종사를 동일한 쿼드 로터를 통해 경주 회로를 비행하도록 대결했다. 외부 카메라를 사용하여 무인기의 동작을 캡처했다. 자율 무인기와 함께 카메라는 알고리즘에 실시간 정보를 제공했다. 예를 들어, 무인기의 위치와 같은 정보이다.

보다 공정한 시스템을 만들기 위해 연구원들은 인간 조종사가 경주 전에 회로에서 훈련할 수 있도록 허용했다. 이러한 훈련에도 불구하고 알고리즘이 여전히 승리했고, 모든 랩이 인간의 랩보다 빠르했다. 알고리즘은 또한 인간보다 더 일관된 성능을 보였다. 최상의 궤도를 찾은 후에는 반복적으로 재현할 수 있었지만, 인간은 그러지 못했다.

연구원들은 상업적 적용으로 들어가기 위해서는 계산 요구 사항이 적은 무인기를 개발해야 한다. 현재 시스템은 컴퓨터가 이벤트에 대한 시간 최적의 궤도를 계산하는 데 최대 1시간이 걸리고, 위치를 계산하기 위해 외부 카메라에 의존한다. 과학자들은 이제 온보드 카메라를 탐색하고 싶다.

필요한 이러한 발전에 불구하고, 자율 무인기가 인간을 능가하는 것은 중요한 발전이다.

“이 알고리즘은 패키지 배달, 검사, 검색 및 구조 등에서巨大한 응용 프로그램을 가질 수 있다”라고 Scaramuzza는 말했다.