Algoritmo permite que drone autônomo voe mais rápido do que controlado por humanos

No passado, os pilotos humanos conseguiram superar com sucesso os sistemas autônomos quando se trata de drones voadores. No entanto, um grupo de pesquisa da Universidade de Zurique (UZH) desenvolveu um algoritmo que está mudando essa dinâmica. 

Os drones precisam ser rápidos devido à duração limitada da bateria. Isso significa que eles devem realizar tarefas no menor tempo possível, incluindo missões de busca e salvamento, inspeções de construção ou entrega. Isso geralmente requer que os drones se movam por uma série de pontos de passagem, como janelas, salas, pequenos espaços ou outros locais específicos. Ao voar por esses pontos de passagem, os drones descobrem a melhor trajetória e aceleração ou desaceleração em cada ponto.

Algoritmo da equipe

O algoritmo da equipe de pesquisa é capaz de encontrar a trajetória mais rápida para guiar um quadrotor, que é um drone que possui quatro hélices, por uma série de waypoints em um circuito.

Davide Scaramuzza lidera o Grupo de Robótica e Percepção da UZH e o Grande Desafio de Resgate da NCCR Robotics, que foi responsável pelo financiamento do pesquisa.

“Nosso drone superou a volta mais rápida de dois pilotos humanos de classe mundial em uma pista de corrida experimental”, diz Scaramuzza. “A novidade do algoritmo é que ele é o primeiro a gerar trajetórias com tempo otimizado que levam em conta as limitações dos drones.”

Trabalhos anteriores nesta área focaram em simplificações do sistema quadrotor ou na descrição da trajetória de voo, que eram fatores limitantes. 

Phillip Foehn é um estudante de doutorado e primeiro autor do artigo.

“A ideia principal é, em vez de atribuir seções da trajetória de voo a pontos de referência específicos, nosso algoritmo apenas diz ao drone para passar por todos os pontos de referência, mas não como ou quando fazer isso”, diz Foehn.

Testando o novo algoritmo 

Para testar o novo sistema, a equipe colocou o algoritmo e dois pilotos humanos um contra o outro, pilotando o mesmo quadrotor em um circuito de corrida. Eles contaram com câmeras externas para capturar o movimento dos drones. Com o drone autônomo, essas câmeras forneciam informações em tempo real ao algoritmo, como a localização do drone a qualquer momento. 

Para criar um sistema mais justo, os pesquisadores permitiram que os pilotos humanos treinassem no circuito antes da corrida. Apesar de todo esse treinamento, o algoritmo ainda venceu e todas as suas voltas foram mais rápidas que as humanas. O algoritmo também teve um desempenho mais consistente do que o humano. Depois de encontrar a melhor trajetória, conseguiu reproduzi-la repetidamente, o que os humanos não conseguiram.

Os pesquisadores devem criar um drone menos exigente computacionalmente se quiserem transformá-lo em aplicações comerciais. O sistema atual requer até uma hora para o computador calcular a trajetória ideal de tempo para o evento e depende de câmeras externas para calcular sua localização a qualquer momento. Os cientistas agora querem explorar as câmeras de bordo.

Mesmo com esses avanços necessários, o fato de o drone autônomo poder voar mais rápido que o humano é um desenvolvimento crucial.

“Esse algoritmo pode ter grandes aplicações na entrega de pacotes com drones, inspeção, busca e salvamento e muito mais”, diz Scaramuzza.