Algorytm pozwala dronowi autonomicznemu latać szybciej niż sterowanemu przez człowieka

W przeszłości piloci ludzie byli w stanie pomyślnie pokonać systemy autonomiczne, jeśli chodzi o latanie dronami. Jednak grupa badawcza z Uniwersytetu w Zurychu (UZH) opracowała algorytm, który zmienia tę dynamikę.

Drony muszą być szybkie ze względu na ich ograniczony czas życia baterii. Oznacza to, że muszą wykonywać zadania w jak najkrótszym czasie, w tym misje poszukiwawczo-ratunkowe, inspekcje budynków lub dostawę. Często wymaga to, aby drony poruszały się przez serię punktów kontrolnych, takich jak okna, pokoje, małe przestrzenie lub inne określone lokalizacje. Podczas latania przez te punkty kontrolne drony ustalają najlepszą trajektorię i przyspieszenie lub zwolnienie w każdym punkcie.

Algorytm zespołu

Algorytm zespołu badawczego jest w stanie znaleźć najszybszą trajektorię, aby przewodniczyć quadrotorowi, który jest dronem posiadającym cztery śmigła, przez serię punktów kontrolnych na okręgu.

Davide Scaramuzza kieruje Grupą Robotyki i Percepcji na UZH oraz Wyzwaniem Ratunkowym NCCR Robotics, które było odpowiedzialne za finansowanie badania.

“Nasz dron pokonał najszybsze okrążenie dwóch światowej klasy pilotów ludzkich na torze wyścigowym,” mówi Scaramuzza. “Nowość algorytmu polega na tym, że jest to pierwszy, który generuje trajektorie optymalne pod względem czasu, które w pełni uwzględniają ograniczenia dronów.”

Poprzednie prace w tej dziedzinie koncentrowały się na uproszczeniach systemu quadrotorowego lub opisie ścieżki lotu, co było czynnikiem ograniczającym.

Phillip Foehn jest doktorantem i pierwszym autorem artykułu.

“Kluczowa idea polega na tym, że zamiast przypisywania sekcji ścieżki lotu do określonych punktów kontrolnych, nasz algorytm po prostu nakazuje dronowi przelecieć przez wszystkie punkty kontrolne, ale nie mówi, jak i kiedy to zrobić,” mówi Foehn.

Testowanie nowego algorytmu

Aby przetestować nowy system, zespół umieścił algorytm i dwóch pilotów ludzkich przeciwko sobie, latając tym samym quadrotorem przez tor wyścigowy. Opierali się na kamerach zewnętrznych, aby uchwycić ruch dronów. Z dronem autonomicznym kamery te dostarczyły algorytmowi informacje w czasie rzeczywistym, takie jak położenie drona w danym momencie.

Aby stworzyć bardziej sprawiedliwy system, badacze pozwolili pilotom ludzkim na trening na torze przed wyścigiem. Pomimo tego treningu algorytm nadal wygrał, a wszystkie jego okrążenia były szybsze niż ludzkie. Algorytm również działał bardziej konsekwentnie niż ludzie. Po znalezieniu najlepszej trajektorii był w stanie ją wielokrotnie odtworzyć, czego ludzie nie byli w stanie zrobić.

Badacze muszą stworzyć mniej wymagający obliczeniowo dron, jeśli ma on wejść do zastosowań komercyjnych. Obecny system wymaga do godziny, aby komputer mógł obliczyć trajektorię optymalną pod względem czasu dla zdarzenia, i opiera się na kamerach zewnętrznych, aby obliczyć swoje położenie w danym momencie. Naukowcy teraz chcą zbadać kamery pokładowe.

Nawet przy tych wymaganych ulepszeniach fakt, że dron autonomiczny może latać szybciej niż człowiek, jest kluczowym rozwojem.

“Ten algorytm może mieć ogromne zastosowania w dostawie paczek przy użyciu dronów, inspekcji, poszukiwaniach i ratownictwie oraz więcej,” mówi Scaramuzza.