Zobacz, jak ten robotyczny quadkopter agresywnie przelatuje przez wąskie szczeliny

Mikropowietrzne pojazdy mogą pewnego dnia wnieść znaczący wkład w operacje poszukiwawczo-ratownicze po katastrofach, takich jak trzęsienia ziemi czy tsunami. Łatwo wyobrazić sobie quadkoptery oceniające budynki, wchodzące przez popękane ściany i przelatujące przez zawalone przestrzenie, aby znaleźć uwięzionych ludzi.

Ale jeśli te pojazdy kiedykolwiek podołają temu zadaniu, będą musiały poruszać się autonomicznie przez wąskie szczeliny z dużą prędkością i przy różnych przyspieszeniach kątowych, skręcając i skręcając podczas lotu, aby przecisnąć się przez dostępną przestrzeń.

Łatwiej powiedzieć niż zrobić. Rzeczywiście, żaden dron nie był w stanie tego zrobić bez znaczącej zewnętrznej mocy obliczeniowej, która mogłaby pomóc (zobacz Daredevil Drone Files poprzez drzewa jak as ).

Dziś to się zmienia dzięki pracy Davide Falanga i kumpli z Uniwersytetu w Zurychu w Szwajcarii. Ci faceci opracowali autonomiczny dron, który może szybko przelatywać przez wąskie szczeliny, wykorzystując niewiele więcej niż dane z kamery skierowanej do przodu i sprytne przetwarzanie na pokładzie.

Zespół stworzył prostokąt oznaczony grubą czarną krawędzią, aby dron mógł go zobaczyć. Następnie zawieszają ten prostokąt na środku pokoju i kierują drona, aby przeleciał przez niego pod wpływem własnej pary.

Dron jest wyposażony w skierowaną do przodu kamerę typu rybie oko, której używa do wykrywania luki. Aby uprościć zadanie, dron zna rozmiar prostokąta i musi tylko obliczyć wymaganą trajektorię.

To wciąż trudne zadanie. Wbudowany procesor wykonuje obliczenia trajektorii w dwóch etapach. Najpierw oblicza, w jaki sposób dron powinien przelecieć przez szczelinę i jaki konkretny skręt, zbaczanie lub kołysanie musi wykonać, aby przejść przez szczelinę. Robi to, maksymalizując odległość drona od krawędzi prostokąta, aby uniknąć kolizji.

Decydując się na tę trajektorię trajektorii, wbudowany procesor oblicza następnie podejście, które doprowadza drona do punktu, w którym może rozpocząć trajektorię trajektorii.

Trajektoria podejścia ma pewne dodatkowe ograniczenia. Na przykład ta trajektoria musi przez cały czas utrzymywać prostokąt w polu widzenia kamery. Dron musi widzieć lukę, aby mógł określić swoje położenie.

A procesor musi stale przeliczać trajektorię, zapewniając jednocześnie, że wszelkie wymagane korekty mieszczą się w zakresie możliwości aerodynamicznych drona. Procesor jest w stanie zaprojektować i przetestować 40 000 trajektorii na sekundę.

Jednym z powodów, dla których trajektoria musi być podzielona na dwie części, jest to, że dron nie widzi prostokąta podczas trawersu. Musi więc wykonać ten manewr na ślepo, co jest możliwe, ponieważ ta część lotu jest tak krótka. Trajektoria jest generowana tak, aby zminimalizować ryzyko kolizji, a ze względu na krótki czas jej trwania nie wymaga wizualnego sprzężenia zwrotnego, którego nie ma podczas trawersu, np. Falanga i spółka.

Po przejściu przez lukę quadkopter musi odzyskać pozycję i zawisnąć. W tym celu jest wyposażony w czujnik odległości i kamerę skierowaną w dół, których używa tylko do tego zadania.

Zespół przetestował to podejście, używając quadrotora o wymiarach 55 na 12 centymetrów i wadze 830 gramów. Quadkopter jest przystosowany tak, aby silniki były pochylone o 15 stopni. Zapewnia to trzykrotnie większą kontrolę odchylenia, ale traci tylko 3 procent zbiorowego ciągu.

Prostokątna szczelina mierzyła 80 na 28 centymetrów, a zespół wykonał przez nią 35 misji z prędkością do trzech metrów na sekundę, wymagając kąta przechyłu do 45 stopni i kąta pochylenia do 30 stopni.

Wyniki są imponujące i można je zobaczyć tutaj . Zespół uważa lot za sukces, jeśli quadkopter przeleci przez szczelinę bez kolizji, a następnie zawiśnie. Mówią, że osiągnęliśmy niezwykły wskaźnik sukcesu wynoszący 80 procent. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą jest to pierwsza praca, która odnosi się do agresywnego lotu przez wąskie szczeliny i skutecznie go opisuje.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1612.00291 : Agresywny lot quadrotorem przez wąskie szczeliny z wbudowanym wykrywaniem i przetwarzaniem

ukryć