’n Hommeltuig wat deur rook vlieg om die komplekse aërodinamiese effekte te visualiseer. Krediet: Robotics and Perception Group, Universiteit van Zürich
Om bruikbaar te wees, moet hommeltuie vinnig wees. Vanweë hul beperkte batterylewe moet hulle enige taak wat hulle ook al het – soek na oorlewendes op 'n rampterrein, 'n gebou inspekteer, vrag aflewer – in die kortste moontlike tyd voltooi. En hulle sal dit dalk moet doen deur deur 'n reeks waypoints soos vensters, kamers of spesifieke liggings te gaan om te inspekteer, die beste trajek en die regte versnelling of vertraging by elke segment aan te neem.
Algoritme vaar beter as professionele vlieëniers
Die beste menslike hommeltuigvlieëniers is baie goed om dit te doen en het tot dusver altyd outonome stelsels in hommeltuigrenne beter gevaar. Nou het 'n navorsingsgroep aan die Universiteit van Zürich (UZH) 'n algoritme geskep wat die vinnigste trajek kan vind om 'n quadrotor - 'n hommeltuig met vier skroewe - deur 'n reeks waypoints op 'n stroombaan te lei. "Ons hommeltuig het die vinnigste rondte van twee wêreldklas menslike vlieëniers op 'n eksperimentele renbaan geklop," sê Davide Scaramuzza, wat aan die hoof staan van die Robotics and Perception Group by UZH en die Rescue Robotics Grand Challenge van die NCCR Robotics, wat die navorsing befonds het.
“Die nuwigheid van die algoritme is dat dit die eerste is wat tydoptimale bane genereer wat die hommeltuie se beperkings ten volle in ag neem,” sê Scaramuzza. Vorige werke het staatgemaak op vereenvoudigings van óf die quadrotor-stelsel óf die beskrywing van die vlugbaan, en dus was hulle sub-optimaal. "Die sleutelgedagte is, eerder as om gedeeltes van die vlugpad aan spesifieke waypoints toe te ken, dat ons algoritme net die hommeltuig vertel om deur alle waypoints te gaan, maar nie hoe of wanneer om dit te doen nie," voeg Philipp Foehn, PhD-student en eerste skrywer by van die papier.
Eksterne kameras verskaf posisie-inligting intyds
Die navorsers het die algoritme gehad en twee menslike vlieëniers vlieg dieselfde quadrotor deur 'n renbaan. Hulle het eksterne kameras gebruik om die beweging van die hommeltuie presies vas te vang en - in die geval van die outonome hommeltuig - om intydse inligting aan die algoritme te gee oor waar die hommeltuig op enige oomblik was. Om 'n regverdige vergelyking te verseker, is die menslike vlieëniers die geleentheid gebied om voor die wedren op die baan te oefen. Maar die algoritme het gewen: al sy rondtes was vinniger as die menslike, en die prestasie was meer konsekwent. Dit is nie verbasend nie, want sodra die algoritme die beste trajek gevind het, kan dit dit baie keer getrou weergee, anders as menslike vlieëniers.
Voor kommersiële toepassings sal die algoritme minder rekenkundig veeleisend moet word, aangesien dit nou tot 'n uur neem vir die rekenaar om die tyd-optimale trajek vir die hommeltuig te bereken. Op die oomblik maak die hommeltuig ook staat op eksterne kameras om te bereken waar dit op enige oomblik was. In toekomstige werk wil die wetenskaplikes aan boord kameras gebruik. Maar die demonstrasie dat 'n outonome hommeltuig in beginsel vinniger as menslike vlieëniers kan vlieg, is belowend. "Hierdie algoritme kan groot toepassings hê in pakketaflewering met hommeltuie, inspeksie, Soek en redding, en meer,” sê Scaramuzza.
Verwysing: 21 Julie 2021, Wetenskap Robotics.
DOI: 10.1126/scirobotics.abh1221
