Nuevo algoritmo vuela drones más rápido que los pilotos de la raza humana

Para ser útiles, los drones deben ser rápidos. Debido a la duración limitada de la batería, deben completar cualquier misión que tengan (buscar sobrevivientes en el lugar del desastre, inspeccionar el edificio, entregar mercancías) en el menor tiempo posible. Puede que tengan que hacer esto pasando por una serie de puntos del camino como ventanas, habitaciones o ubicaciones específicas para verificar, adoptando el mejor camino y la correcta aceleración o desaceleración de cada segmento.

El algoritmo supera a los pilotos profesionales

Los mejores pilotos de drones son muy buenos haciendo esto y hasta ahora siempre han superado a los sistemas autónomos en las carreras de drones. Ahora, un grupo de investigación de la Universidad de Zúrich (UZH) ha creado un algoritmo que puede encontrar la ruta más rápida para dirigir un motor cuádruple, un dron de cuatro hélices, a través de una serie de puntos de trayectoria en un circuito. David Scaramosa, quien lidera el Grupo de robótica y cognición en UZH y Gran desafío de los robots de rescate De NCCR Robotics, que financió la investigación.

“La novedad del algoritmo es que es el primero en generar rutas de tiempo perfectas que tienen en cuenta las limitaciones de los drones”, dice Scaramosa. Los trabajos anteriores se basaron en una simplificación del sistema de cuadripolos o la descripción de la ruta de vuelo y, por lo tanto, no fueron óptimos. “La idea básica es que, en lugar de asignar secciones de la ruta de vuelo a puntos de ruta específicos, nuestro algoritmo le dice al dron que pase por todos los puntos de ruta, pero no cómo y cuándo hacerlo”, agrega Philip Fohn, estudiante de doctorado y asociado. Primer autor artículo sobre robótica.

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Las cámaras para exteriores proporcionan información de ubicación en tiempo real

Los investigadores hicieron que el algoritmo y dos pilotos humanos volaran con la misma tracción en las cuatro ruedas a través de una pista de carreras. Utilizaron cámaras externas para capturar con precisión el movimiento del dron, y en el caso de un avión autónomo, para brindar información en tiempo real al algoritmo sobre dónde está el dron en un momento dado. Para asegurar una comparación justa, los pilotos humanos tuvieron la oportunidad de entrenar en el circuito antes de la carrera. Pero el algoritmo ganó: todos sus ciclos fueron más rápidos que los de un humano y el rendimiento fue más consistente. Esto no es sorprendente, porque una vez que el algoritmo encuentra el mejor camino, puede reproducirlo fielmente muchas veces, a diferencia de los pilotos humanos.

Antes de las aplicaciones comerciales, el algoritmo deberá volverse menos exigente computacionalmente, ya que ahora una computadora necesita hasta una hora para calcular la ruta de tiempo óptima para el dron. Además, por el momento, el dron se basa en cámaras externas para calcular dónde se encuentra en un momento dado. En el trabajo futuro, los científicos quieren utilizar cámaras a bordo. Pero la evidencia de que un dron autónomo puede en principio volar más rápido que los pilotos humanos es prometedora. “Este algoritmo podría tener grandes aplicaciones en la entrega de paquetes con drones, inspección, búsqueda y rescate, y más”, dice Scaramosa.

literatura المؤلف

Philip Fohn, Angel Romero, David Scaramosa. Planificación óptima del tiempo para el vuelo Quadrotor Waypoint. Ciencia robótica. 21 de julio de 2021. DOI: 10.1126 / scirobotics.abh1221

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Robótica NCCR.

autor invitado

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