Pesquisadores Desenvolvem Enxame de Drones Pequenos para Explorar Ambientes Desconhecidos

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Delft desenvolveram um enxame de drones pequenos capazes de explorar ambientes desconhecidos de forma autônoma. A pesquisa foi apresentada em 23 de outubro na Science Robotics. O novo trabalho é importante para o desenvolvimento contínuo da robótica em enxame. 

Uma das partes mais desafiadoras do desenvolvimento desses pequenos robôs foi que, para que eles pudessem se mover de forma autônoma, algo precisava ser feito em relação às suas capacidades de sensoriamento e computação limitadas. A equipe, composta por pesquisadores da TU Delft, Universidade de Liverpool e Radbound Universidade de Nijmegen, buscou inspiração na navegação de insetos como um modelo. 

Enorme Potencial

Como mencionado muitas vezes neste site, a robótica em enxame é um campo em crescimento que pode levar a muitas possibilidades. Os enxames de insetos reais foram usados como modelo para os pequenos robôs. Um robô individual pode ser limitado em suas capacidades, mas o agrupamento de muitos pode fornecer novas capacidades. Os pequenos robôs geralmente são menos caros e podem realizar tarefas que muitos robôs maiores não podem. Com o uso de drones robóticos pequenos agindo em enxame, os sites de desastres poderiam ser explorados e compreendidos muito mais rapidamente. Essa tecnologia ainda não está disponível, mas os pesquisadores estão constantemente trabalhando nela devido às grandes possibilidades. 

A equipe de pesquisa conjunta da TU Delft, Universidade de Liverpool e Radbound Universidade de Nijmegen é financiada pela fundação de ciência nacional holandesa NWO Natural Artificial Intelligence programme. 

Uma das principais áreas onde essa tecnologia pode ser usada é em missões de busca e resgate. A equipe de pesquisa desenvolveu os enxames de drones com a ideia de utilizá-los em tais missões. Se a equipe alcançar o que deseja, os trabalhadores de resgate poderiam usar enxames de drones pequenos para explorar um local de desastre e relatar de volta. Por exemplo, um prédio à beira de colapsar seria explorado pelos drones, e eles relatariam de volta com as localizações das pessoas dentro. 

Os enxames de drones pequenos também poderiam ser equipados com câmeras para encontrar vítimas. A equipe de pesquisa testou isso enviando os drones para um ambiente de escritório indoor que continha dois bonecos de vítimas. O experimento foi um sucesso, e um enxame de 6 drones explorou 80% dos quartos abertos em 6 minutos. Essa tarefa não é possível com apenas um drone. 

Outra vantagem de ter vários drones pequenos é que, se um drone falhar e não retornar com uma imagem, há vários outros com a mesma informação. Isso foi demonstrado no teste quando um drone encontrou uma vítima, mas perdeu a imagem, e outro drone retornou com ela. 

Maiores Desafios

Kimberly McGuire é uma aluna de doutorado que trabalhou no projeto. 

“O maior desafio em alcançar a exploração em enxame está no nível da inteligência individual dos drones”, diz McGuire. “No início do projeto, nos concentramos em alcançar capacidades de voo básicas, como controlar a velocidade e evitar obstáculos. Depois disso, projetamos um método para que os pequenos drones detectassem e evitassem uns aos outros. Resolvemos isso fazendo com que cada drone carregasse um chip de comunicação sem fio e, em seguida, utilizássemos a força do sinal entre esses chips – isso é como o número de barras exibidas no seu telefone que diminuem quando você se afasta do seu roteador Wi-Fi em casa. As principais vantagens desse método são que não requer hardware adicional no drone e que requer muito poucas computações.”

A parte mais difícil do desenvolvimento desses pequenos robôs em enxame é a navegação autônoma. É extremamente difícil fazer com que um grupo de pequenos robôs navegue em um ambiente completamente desconhecido. Essa é a principal razão pela qual os pesquisadores recorreram aos insetos como um modelo; eles frequentemente navegam em ambientes sem conhecimento prévio deles. 

“A ideia principal por trás do novo método de navegação é reduzir nossas expectativas de navegação ao extremo: apenas exigimos que os robôs sejam capazes de navegar de volta à estação base”, diz Guido de Croon, investigador principal do projeto. “O enxame de robôs primeiro se espalha pelo ambiente, fazendo com que cada robô siga uma direção preferida diferente. Depois de explorar, os robôs retornam a um beacon sem fio localizado na estação base.”

Esse novo desenvolvimento é apenas um de muitos que estão saindo da robótica. A robótica em enxame é um campo importante que abre muitas novas possibilidades.