Дроны научились протискиваться в щели с помощью ИИ

Всего несколько сантиметров до столкновения — и никакой помощи извне. Ученые научили дроны проходить через экстремально узкие проемы благодаря ИИ на борту.

В ходе испытаний дроны научились совершать крен до 90 градусов для преодоления сложных препятствий

Источник: Unsplash

Исследователи разработали систему управления на базе искусственного интеллекта, которая позволяет беспилотникам пролетать через очень узкие проемы, полагаясь исключительно на самостоятельные вычисления и датчики на борту аппарата. Работа направлена на решение одной из главных проблем современной робототехники: безопасную навигацию в сильно загроможденных пространствах, где традиционные методы часто оказываются недостаточно эффективными. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Robotics and AI.

Как отмечают авторы, большинство современных дронов уверенно обходят крупные препятствия, однако испытывают сложности в условиях ограниченного пространства. Новая система использует бортовое компьютерное зрение и алгоритмы машинного обучения для оценки окружающей среды и выбора оптимального маневра в реальном времени. В результате аппарат способен буквально «протискиваться» через проходы с минимальным запасом свободного пространства. Вытягиваться шлангом он еще не умеет, но самостоятельно оценивать габариты и выбирать оптимальное положение в проеме беспилотникам уже по плечу.

Принцип работы и внедрение системы. (А) Ястреб-тетеревятник, точно выполняющий агрессивные маневры в просвете между лиственными деревьями. Такое поведение полностью определяется его встроенной системой восприятия. Мозжечок птицы объединяет визуальную информацию, поступающую от глаз, с проприоцептивными сигналами от вестибулярной системы для выработки точных двигательных команд и навигации в пространстве. (B) Иллюстрация платформы quadrotor, оснащенной сенсомоторной системой для точного агрессивного полета, использующей только встроенные датчики. (C) Основные возможности, продемонстрированные предлагаемым методом с помощью системы quadrotor: (i) одиночный обход зазора, (ii) динамический обход зазора, (iii) последовательный обход зазора и (iv) обход геометрически различных зазоров.

Источник: https://techxplore.com/

Маневр на грани столкновения

Во время испытаний беспилотник успешно проходил через проемы с зазором около 5 сантиметров относительно собственных габаритов. Для этого аппарат мог выполнять крен вплоть до 90 градусов, меняя ориентацию в полете и сохраняя устойчивость без внешней навигационной инфраструктуры. Все вычисления выполнялись непосредственно на борту.

Разработка особенно важна для поисково-спасательных операций, инспекции промышленных объектов и работы в разрушенных зданиях, где доступ к спутниковой навигации может отсутствовать, а пространство предельно ограничено. Также новый алгоритм будет более чем востребован в условиях боевых действий и в рамках операций специальных служб.

Проход через прямоугольный проем с малыми зазорами. (А) Автономные выкатывания из большого диапазона исходных положений через проем с неизвестным, но постоянным наклоном с отклонением от земли на 60°. (B) Автономные выкатывания через зазор с различной ориентацией. (C) Управляющая команда, выводимая с помощью алгоритма, и измеренные ответы в двух испытаниях из проема с поворотом на 90° и проема с наклоном на 45°.

Источник: https://www.science.org/

Почти как птица

Еще в 2016 году ученые продемонстрировали автономный пролет квадрокоптера через узкие проемы только с помощью бортовой камеры и инерциальных датчиков, однако современные системы ИИ значительно повысили скорость принятия решений и точность маневров.

В 2023 году искусственный интеллект впервые превзошел чемпионов мира по спортивным гонкам на дронах, показав, насколько быстро развиваются автономные системы управления.

Миниатюрные дроны массой около 30 граммов уже способны выполнять элементы автономной навигации и обхода препятствий благодаря встроенным алгоритмам компьютерного зрения.

Прохождение дрона через динамически меняющийся проем.. Легенду к данной схеме и схемы других режимов испытаний смотрите в первоисточнике.

Источник: https://www.science.org/

Недавно «Ростех» представил отечественные дроны для мониторинга и обработки полей.