I ricercatori dell’Università di Zhejiang in Cina hanno sviluppato la tecnologia necessaria affinché uno sciame di droni voli attraverso ambienti incontrollati in modo completamente autonomo.
Il mondo è passato rapidamente dall’uso di droni singoli a sciami di droni, almeno in ambito militare. Mentre alcuni paesi si stanno ancora abituando ai droni in guerra, l’anno scorso Israele è riuscito a pilotare uno sciame di droni coordinati usando l’intelligenza artificiale (AI). Sebbene la maggior parte della tecnologia non sia di dominio pubblico, il video sopra mostra che non è nemmeno molto complicata.
Ispirato agli uccelli, costruito da ricercatori universitari
Fortunatamente, gli sviluppatori di questa tecnologia fanno parte di un gruppo di ricerca, che è stato ispirato da sciami di uccelli che volano attraverso fitti boschi e mira a utilizzare la tecnologia per la conservazione delle selve e il lavoro di soccorso in caso di calamità. Dal momento che droni singoli azionati dall’uomo stanno attualmente svolgendo questi compiti, ci si potrebbe chiedere perché utilizzare uno sciame. La risposta è semplice: efficienza.
Nonostante tutti i loro sviluppi tecnologici, i droni sono ancora limitati dai loro tempi di volo. Quindi, invece di far volare un drone più volte per portare a termine un’attività, uno sciame potrebbe mappare un’area o rilevare rapidamente i danni e migliorare i tassi di risposta.
Ad esempio, avere uno sciame di droni che sorvegli le zone colpite da un terremoto o gli edifici ritenuti non sicuri per le persone potrebbe generare una mappa, più rapidamente, e più esaustiva, delle misure di soccorso necessarie rispetto a quella che un singolo drone azionato dall’uomo potrebbe mai fornire.
Precedenti test sugli sciami di droni erano stati effettuati in ambienti controllati o con dettagli di ostacoli programmati. Quindi, il volo dello sciame di droni attraverso una foresta di bambù è piuttosto notevole.
Come funziona lo sciame?
Lo sciame è composto da robot delle dimensioni di un palmo dotati di sensori di altitudine, telecamere di profondità e un computer di bordo. A differenza dello sciame di droni israeliani sopra citato, questo sciame di droni non si basa su un sistema di posizionamento globale (GPS) o su una guida esterna. Quindi, la prevenzione delle collisioni, il coordinamento dello sciame e l’efficienza del volo sono tutti codificati in questo algoritmo, il che è una vera impresa.
Oltre alla foresta, il team ha anche testato lo sciame chiedendogli di seguire l’esempio di una persona ed evitare altri droni nelle zone ad alto traffico.
La sfida di operare in una città con persone e veicoli è senza dubbio una grande sfida da affrontare. I dettagli della ricerca per lo sciame sono di pubblico dominio e sono stati pubblicati su Science Robotics.
Abstract
I robot aerei sono ampiamente utilizzati, ma gli ambienti altamente disordinati come le fitte foreste rimangono inaccessibili ai droni e ancor di più agli sciami di droni.
In questi scenari, ambienti precedentemente sconosciuti e corridoi stretti combinati con requisiti di coordinamento dello sciame possono creare sfide. Per consentire la navigazione dello sciame in natura, sviluppiamo droni in miniatura ma completamente autonomi con un pianificatore di traiettoria che può funzionare in modo tempestivo e accurato sulla base di informazioni limitate dai sensori di bordo.
Il problema di pianificazione soddisfa vari requisiti di attività tra cui l’efficienza del volo, la prevenzione degli ostacoli e la prevenzione delle collisioni tra robot, la fattibilità dinamica, il coordinamento dello sciame e così via, realizzando così un pianificatore estensibile.
Inoltre, il pianificatore proposto deforma le forme della traiettoria e regola l’allocazione del tempo in modo sincrono in base all’ottimizzazione dell’articolazione spazio-temporale. È quindi possibile ottenere una traiettoria di alta qualità dopo aver sfruttato esaurientemente lo spazio della soluzione in pochi millisecondi, anche nell’ambiente più vincolato. Il pianificatore è finalmente integrato nella piattaforma swarm sviluppata delle dimensioni di un palmo con percezione, localizzazione e controllo a bordo.
I confronti dei benchmark convalidano le prestazioni superiori del pianificatore in termini di qualità della traiettoria e tempo di calcolo. Vari esperimenti sul campo nel mondo reale dimostrano l’estensibilità del nostro sistema. Il nostro approccio evolve la robotica aerea in tre aspetti: capacità di navigazione in ambienti disordinati, estensibilità a diversi requisiti di attività e coordinamento come uno sciame senza strutture esterne.
