Dron, ktorý využíva na cestu domov mravcami inšpirovanú inteligenciu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 22. 7. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Maličké letecké drony majú mnoho potenciálnych využití, ale ich schopnosť navigácie je značne obmedzená ich nepatrným množstvom palubného výpočtového výkonu. Vedci sa teraz rozhodli toto obmedzenie odstrániť, pričom si vzali príklad z hmyzu, ktorý hľadá potravu, ako sú mravce.
Mikrodrony by jedného dňa mohli okrem iného plniť úlohy, ako je hľadanie preživších na miestach katastrof, prieskum v nebezpečných prostrediach alebo dokonca opeľovanie plodín. Takmer vo všetkých prípadoch budú musieť autonómne vyletieť do určitej oblasti a potom sa vrátiť na svoju domovskú základňu.
Pokiaľ ide o návrat na základňu, možnosti navigácie v súčasnosti zahŕňajú GPS, keď sú vonku, alebo moduly bezdrôtového vyhľadávania ciest s vysielacími majákmi, keď sú vo vnútri. GPS však nefunguje vo vnútornom prostredí a moduly na vyhľadávanie ciest pravdepodobne nebudú predinštalované vo väčšine budov.
Väčšie drony môžu využívať systémy LiDAR a počítačové videnie na vytváranie 3D máp svojho okolia na svojej misii, podľa ktorých sa následne vrátia späť. Vytváranie takýchto máp si však vyžaduje veľký výpočtový výkon a pamäť, ktoré malé mikroprocesory v mikrodronoch jednoducho nemôžu poskytnúť.
Jedna z predtým navrhovaných alternatív spočíva v tom, že takéto drony jednoducho urobia sériu snímok svojho okolia na ceste k miestu určenia. Na ceste späť, za predpokladu, že pôjdu po rovnakej trase, budú jednoducho vyhľadávať orientačné body na týchto snímkach v opačnom poradí, ako boli urobené. Hoci ide o efektívnejší spôsob navigácie, počet potrebných snímok si stále vyžaduje príliš veľa pamäte.
S cieľom drasticky znížiť tento počet sa vedci z holandskej Delftskej technickej univerzity (TU Delft) zamerali na mravce a iný hmyz, ktorý hľadá potravu. Mravce si v podstate robia mentálne snímky, keď vyrážajú zo svojej kolónie, ale zároveň (približne) počítajú počet krokov, ktoré medzi týmito mentálnymi snímkami urobia.
Tento proces počítania krokov, známy ako odometria, im umožňuje urobiť oveľa menej mentálnych snímok, ako by bolo inak potrebné. Jednoducho porovnajú svoje okolie s jednou snímkou, urobia zapamätaný počet krokov a potom skontrolujú ďalšiu snímku. Tento postup sa opakuje snímku za snímkou, kým hmyz nedosiahne svoju kolóniu.
Tím vedcov z TU Delft, pod vedením profesorov Toma van Dijka a Guida de Croona, použil rovnaký princíp na miniatúrnu kvadrokoptéru CrazyFlie s hmotnosťou 56 gramov, ktorú vybavil všesmerovou kamerou. Samozrejme, letecké drony nechodia, takže dron nemôže počítať svoje kroky ako mravec.
„Na odometriu robí náš dron niečo podobné ako včely, integruje pohyb určený z optického toku,“ hovorí de Croon. „Na tento účel má náš robot malú kameru smerujúcu nadol, ktorá sleduje, ako rýchlo sa veci míňajú vo vizuálnom poli.“
A čo viac, táto kamera sleduje aj smer, ktorým prechádza zem pod ňou. Pri spiatočnej ceste, keď dron zistí, že prešiel zaznamenanú vzdialenosť / smer z jednej zaznamenanej snímky, porovná svoj aktuálny obraz z kamery s ďalšou zaznamenanou snímkou. Vzhľadom na skutočnosť, že dron sa na ceste späť nevyhnutne trochu odchýli, koriguje svoj kurz, až kým sa tieto dve snímky takmer presne zhodujú.
„Predpokladajme, že je v dohľade strom a na snímke je väčší ako na aktuálnej snímke. Potom sa musí dron presunúť k tomuto stromu, pretože potom bude väčší aj na snímke,“ vysvetľuje de Croon.
Pri takejto navigácii vo vnútornom prostredí sa dron dokázal autonómne vrátiť na základňu po kľukatej 100-metrovej prekážkovej dráhe s použitím len 1,16 kilobajtov pamäte. To je v rámci kapacity väčšiny komerčných mikrodronov. Kvadrokoptéra teraz údajne drží rekord ako najľahší dron, ktorý kedy vykonával navigáciu na základe počítačového videnia.
Článok o výskume bol nedávno uverejnený v magazíne Science Robotics.
