Los investigadores han presentado un enjambre de pequeños drones que pueden explorar entornos desconocidos completamente por sí mismos. Este trabajo, presentado en Ciencia Robótica el 23 de octubre, forma un paso significativo en el campo de la robótica enjambre. El desafío proviene del hecho de que los pequeños drones de 33 gramos necesitan navegar de forma autónoma mientras tienen capacidades de detección y computación extremadamente limitadas. El equipo conjunto de investigación - conLos investigadores de TU Delft, la Universidad de Liverpool y la Universidad Radboud de Nijmegen, abordaron este desafío inspirándose en la relativa simplicidad de la navegación de insectos.
Inspiración de la naturaleza
Los enjambres de insectos han inspirado a los robotistas a pensar que los robots pequeños también pueden superar sus limitaciones individuales al operar en un enjambre. Los enjambres de robots pequeños y baratos podrían realizar tareas que actualmente están fuera del alcance de los robots grandes e individualesPor ejemplo, un enjambre de pequeños drones voladores podría explorar un sitio de desastre mucho más rápido que un solo avión no tripulado más grande. Dichos enjambres aún no se han realizado.
Búsqueda y rescate
En los últimos cuatro años, un equipo conjunto de investigación de las universidades de TU Delft, University of Liverpool y Radboud University of Nijmegen, financiado por el programa de Inteligencia Artificial Natural de la fundación nacional holandesa NWO, se ha esforzado por diseñar un enjambre de minúsculosdrones capaces de explorar entornos desconocidos. El objetivo del proyecto de investigación era dar pasos hacia el uso de enjambres de drones en escenarios de búsqueda y rescate.
La idea principal era que en el futuro, los rescatistas podrán liberar un enjambre de pequeños drones para explorar un sitio de desastre, como un edificio que está a punto de colapsar. El enjambre de drones entrará al edificio, exploradlo,y regresar a la estación base con información relevante. Los rescatistas pueden concentrar sus esfuerzos en las áreas más relevantes, por ejemplo, donde todavía hay personas adentro.
Buscando víctimas
En el proyecto, los pequeños drones fueron equipados con cámaras y enviados a un entorno de oficina interior para encontrar dos muñecos que representan a las víctimas en un escenario de desastre. Esta tarea de búsqueda y rescate de prueba de concepto mostró claramente la ventaja de tener un enjambreEn 6 minutos, un enjambre de 6 drones pudo explorar aproximadamente el 80% de las salas abiertas, lo que sería imposible solo para uno de los drones. Además, el enjambre también resultó útil para la redundancia. Un dron encontró a una víctima, pero debido a un fallo de hardware de la cámara, no pudo recuperar ninguna imagen. Afortunadamente, otro dron también capturó a la víctima en la cámara.
desafío
"El mayor desafío para lograr la exploración de enjambres radica en el nivel de inteligencia individual de los drones", dice Kimberly McGuire, la estudiante de doctorado que realizó el proyecto. "Al comienzo del proyecto, nos centramos en lograr el vuelo básicocapacidades tales como controlar la velocidad y evitar obstáculos. Después de eso, diseñamos un método para que los pequeños drones se detecten y eviten mutuamente. Lo resolvimos haciendo que cada dron llevara un chip de comunicación inalámbrica y luego haciendo uso de la intensidad de la señal entre estoschips: es como la cantidad de barras que se muestran en su teléfono que disminuyen cuando se aleja de su enrutador WiFi en su hogar. Las principales ventajas de este método son que no requiere hardware adicional en el dron y que requiere muypocos cálculos "
Navegación autónoma
El desafío más desalentador en el camino de la exploración de enjambres es la dificultad de hacer que los pequeños robots naveguen en un entorno desconocido por sí mismos. La razón de esto es que los pequeños robots son muy limitados en términos de detección y cálculo.
Nuevamente, la naturaleza proporcionó una inspiración importante. Los insectos no hacen mapas muy detallados. En cambio, conservan puntos de referencia y lugares relevantes para el comportamiento como las fuentes de alimentos y su nido ". La idea principal que subyace al nuevo método de navegación es reducir nuestras expectativas de navegación aextremo: solo requerimos que los robots puedan navegar de regreso a la estación base ", dice Guido de Croon, investigador principal del proyecto." El enjambre de robots primero se extiende al medio ambiente haciendo que cada robot siga una dirección preferida diferente. Después de explorar, los robots regresan a una baliza inalámbrica ubicada en la estación base ".
algoritmo de error
"El método de navegación propuesto es un tipo novedoso de algoritmo de error", agrega Kimberly McGuire. "Los algoritmos de error no crean mapas del entorno sino que abordan obstáculos sobre la marcha. En principio, los mapas detallados son muy convenientes, ya que permitenun robot para navegar desde cualquier punto del mapa a cualquier otro punto, a lo largo de una ruta óptima. Sin embargo, el costo de hacer un mapa de este tipo en robots pequeños es prohibitivo. El algoritmo de error propuesto conduce a rutas menos eficientes pero tiene el mérito de queincluso se puede implementar en robots pequeños "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Delft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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