Algoritmo Permite que Drone Autônomo Voem Mais Rápido do que Controle Humano

No passado, pilotos humanos foram capazes de superar com sucesso sistemas autônomos quando se trata de voar drones. 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 sua vida útil da bateria limitada. Isso significa que eles devem realizar tarefas no menor tempo possível, incluindo missões de busca e resgate, inspeções de edifícios ou entrega. Isso frequentemente requer que os drones passem por uma série de pontos de referência, como janelas, quartos, espaços pequenos ou outras localizações específicas. Ao voar por esses pontos de referência, os drones descobrem a melhor trajetória e aceleração ou desaceleração em cada ponto.

O 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 pontos de referência em um circuito.

Davide Scaramuzza lidera o Grupo de Robótica e Percepção da UZH e o Desafio de Resgate do NCCR Robótica, que foi responsável por financiar a 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 ótimas em termos de tempo que consideram completamente as limitações dos drones.”

Trabalhos anteriores nessa área se concentraram em simplificações do sistema de quadrotor ou da descrição da trajetória de voo, o que eram fatores limitantes.

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

“A ideia-chave é que, em vez de atribuir seções da trajetória de voo a pontos de referência específicos, nosso algoritmo simplesmente 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 contra cada um, voando o mesmo quadrotor por um circuito de corrida. Eles confiaram em câmeras externas para capturar o movimento dos drones. Com o drone autônomo, essas câmeras forneceram informações em tempo real ao algoritmo, como a localização do drone em 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 do que as humanas. O algoritmo também performou de forma mais consistente do que o humano. Depois de encontrar a melhor trajetória, ele foi capaz de reproduzi-la repetidamente, o que os humanos não conseguiram fazer.

Os pesquisadores devem criar um drone menos exigente em termos computacionais se ele for fazer parte de aplicações comerciais. O sistema atual requer até uma hora para o computador calcular a trajetória ótima em termos de tempo para o evento, e ele depende de câmeras externas para calcular sua localização a qualquer momento. Os cientistas agora querem explorar câmeras a bordo.

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

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