Мини-дрон использует интеллект, чтобы возвращаться на базу

Прочитано: 435 раз(а)


У крошечных воздушных дронов есть много потенциальных применений, но их способность к навигации серьезно ограничена их крошечным объемом бортовой вычислительной мощности. Ученые теперь приступили к устранению этого ограничения, взяв пример с насекомых-фуражиров, таких как муравьи.

Среди прочего, микродроны однажды смогут выполнять такие задачи, как поиск выживших в местах катастроф, разведка в опасных условиях или даже опыление сельскохозяйственных культур. Почти во всех случаях им придется автономно вылетать в определенную область, а затем возвращаться на свою базу.

Когда дело доходит до возвращения на базу, в настоящее время навигационные возможности включают GPS на открытом воздухе или беспроводную связь с модулями маяков-путеводителей в помещении. При этом GPS не работает в помещениях, а модули путеводителей вряд ли будут предварительно установлены в большинстве зданий.

Более крупные дроны могут использовать LiDAR и системы компьютерного зрения для создания 3D-карт своего окружения на пути наружу, по которым они затем следуют, чтобы вернуться обратно. Однако создание таких карт требует большой вычислительной мощности и памяти, которые крошечные микропроцессоры в микродронах просто не могут предоставить.

Одна из ранее предложенных альтернатив заключается в том, чтобы заставить такие дроны просто делать серию снимков окрестностей по пути наружу. На обратном пути — при условии, что они следуют по тому же маршруту — они просто ищут ориентиры на этих снимках в обратном порядке, в котором они были сделаны. Хотя это более эффективный метод навигации, необходимое количество снимков все еще требует слишком много памяти.

Чтобы радикально сократить это число, ученые из голландского Делфтского технического университета (TU Delft) обратились к муравьям и другим насекомым-фуражирам. Муравьи по сути делают ментальные снимки, когда они выходят из своей колонии, но они также (приблизительно) подсчитывают количество шагов, которые они делают между этими снимками.

Этот процесс подсчета шагов, известный как одометрия, позволяет им делать гораздо меньше снимков, чем потребовалось бы в противном случае. Они просто сопоставляют свое окружение с одним снимком, делают запомненное количество шагов, затем проверяют следующий снимок. Эта процедура повторяется снимок за снимком, пока насекомое не достигнет своей колонии.

Под руководством профессоров Тома ван Дейка и Гвидо де Кроона команда Технического университета Делфта применила этот же принцип к 56-граммовому (2-унциевому) миниатюрному квадрокоптеру CrazyFlie , который они оснастили всенаправленной камерой. Конечно, воздушные дроны не ходят, поэтому коптер не может считать свои шаги, как муравей.

«Для одометрии наш дрон делает что-то похожее на медоносных пчел, он интегрирует движение, определенное из оптического потока», — рассказывает нам де Кроон. «Для этого у нашего робота есть небольшая направленная вниз камера, которая отслеживает, как быстро предметы пролетают в поле зрения».

Более того, эта камера также отслеживает направление , в котором проходит земля под ней.

На обратном пути, как только дрон определил, что он прошел записанное расстояние/направление из одного записанного снимка, он сравнивает свое текущее изображение с камеры со следующим записанным снимком. Учитывая тот факт, что самолет неизбежно немного сместится на обратном пути, он корректирует свой курс до тех пор, пока два изображения не совпадут почти в точности.

«Предположим, что в поле зрения находится дерево, и на снимке оно больше, чем на текущем изображении. Тогда дрону нужно двигаться в сторону этого дерева, поскольку тогда оно также станет больше на изображении», — объясняет де Кроон.

Используя этот способ навигации в помещении, дрон смог автономно вернуться на базу по извилистой полосе препятствий длиной 100 метров (328 футов), используя всего 1,16 килобайт памяти — это вполне соответствует возможностям большинства коммерческих микродронов. Фактически, квадрокоптер, как сообщается, теперь удерживает рекорд как самый легкий дрон, когда-либо выполнявший навигацию на основе зрения.

Вы можете увидеть это в действии в следующем видео. Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Science Robotics.

Мини-дрон использует интеллект, чтобы возвращаться на базу



Новости партнеров