Ученые научили дроны облетать препятствия на высоких скоростях

Аэрокосмические инженеры Массачусетского технологического института разработали алгоритм, который помогает дронам находить самый быстрый маршрут вокруг препятствий без сбоев. Новый алгоритм объединяет моделирование полета дрона через виртуальную полосу препятствий с данными экспериментов реального дрона, пролетающего по тому же маршруту в физическом пространстве.

Исследователи обнаружили, что дрон, обученный по их алгоритму, пролетел через простую полосу препятствий на 20% быстрее, чем дрон, обученный по обычным алгоритмам планирования. Интересно, что новый алгоритм не всегда позволял дронам опережать конкурентов на протяжении всего курса. В некоторых случаях он предпочел замедлить дрон, чтобы пройти сложный поворот, или сэкономить энергию, чтобы ускориться и в конечном итоге обогнать своего соперника.

«На высоких скоростях возникает сложная аэродинамика, которую трудно смоделировать, поэтому мы используем эксперименты в реальном мире, чтобы заполнить эти черные дыры, чтобы найти, например, что лучше сначала замедлить, а потом ускорить полет», - говорит Эзра Тал, аспирант факультета аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. «Именно этот целостный подход мы используем, чтобы увидеть, как мы можем сделать траекторию в целом как можно быстрее».

«Такие алгоритмы являются очень ценным шагом на пути к созданию дронов будущего, которые могут очень быстро перемещаться в сложных условиях», - добавляет Сертак Караман, доцент кафедры аэронавтики и космонавтики и директор Лаборатории информационных систем и систем принятия решений Массачусетского технологического института. «Мы действительно надеемся раздвинуть границы, чтобы они могли летать настолько быстро, насколько это позволяют их физические возможности».

Обучить дронов обходить препятствия относительно просто, если они должны летать медленно. Это потому, что аэродинамика, такая как сопротивление, обычно не играет роли на низких скоростях, и их можно не учитывать при моделировании поведения дрона. Но на высоких скоростях такие эффекты гораздо более выражены, и гораздо сложнее предсказать, как будут управляться автомобили.

Поэтому исследователи планируют проводить больше экспериментов на более высоких скоростях и в более сложных условиях, чтобы еще больше улучшить свой алгоритм. Они также могут включать полетные данные пилотов-людей, которые дистанционно управляют дронами, и чьи решения и маневры могут помочь сосредоточиться на еще более быстрых, но все же выполнимых планах полета, пишет EurekAlert.

«Если пилот-человек замедляется или набирает скорость, это может повлиять на то, что делает наш алгоритм», - говорит Тал. «Мы также можем использовать траекторию человека-пилота в качестве отправной точки и улучшать ее, чтобы увидеть, что люди не делают, что наш алгоритм может вычислить, чтобы летать быстрее. Это некоторые идеи на будущее, о которых мы думаем».