Исследователи из Цюрихского университета научили квадрокоптер выполнять агрессивные маневры, полагаясь лишь на показания собственной камеры, гироскопа и акселерометра. Подробная информация о проекте опубликована на сайте университета.

Квадрокоптеры за счет своей конструкции обладают высокой маневренностью, но, как правило, для выполнения сложных динамических движений в исследовательских работах используется внешняя система управления и позиционирования с дополнительными датчиками и рапидными камерами. Подобная система, например, использовалась специалистами Швейцарской высшей технической школы Цюриха для испытаний однороторного асимметричного дрона и для постройки веревочной переправы при помощи квадрокоптеров. 

Несмотря на высокую эффективность внешних систем позиционирования в лабораторных условиях, они ограничивают использование имеющихся наработок в будущем. Для того, чтобы сделать мультикоптеры максимально независимыми, инженеры из Цюрихского университета решили использовать только показания бортовой камеры и IMU (гироскопа и акселерометра). 

ailabRPG / youtube

Алгоритм, управляющий дроном, знает точный размер препятствия, но не знает его расположение. Система на базе одноплатного компьютера Odroid-XU4 сначала распознает окно с черным прямоугольником в помещении, а затем, постоянно корректируя и поправляя траекторию, планирует и выполняет динамический маневр, пролетая сквозь препятствие. После этого алгоритм стабилизирует квадрокоптер и беспилотник зависает на месте.

Несмотря на то, что программное обеспечение позволяет рассчитать траекторию независимо от угла поворота окна, в реальности исследователи не превышали угол в 45 градусов из-за того, что был выбран сравнительно тяжелый летательный аппарат. В экспериментах авторы использовали дрон весом 830 граммов, который при прохождении через препятствие развивал скорость до трех метров в секунду, при этом отклонение квадрокоптера от изначальной траектории не превышало 10 сантиметров. Всего по подсчетам разработчиков дрон успешно пролетел в окно в 80 процентах случаев.

Ранее похожую технологию выполнения агрессивных маневров демонстрировали исследователи из Пенсильванского университета. Их система также использовала только собственные датчики и вычислительные возможности бортовой системы с процессором Qualcomm Snapdragon и сигнальным процессором Hexagon DSP, однако при этом квадрокоптер был значительно легче и весил 250 граммов, что позволяло ему развивать большую скорость и выполнять более сложные задания.  

Возможность использовать показания собственных датчиков для оперативного ориентирования на местности важна для малых беспилотников. Кроме выполнения сложных трюков это помогает также в разработке систем ухода от столкновения с препятствиями. В прошлом году, например, разработчики из Лаборатории информационных технологий и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института представили беспилотник самолетного типа, который способен самостоятельно распознавать препятствия и уворачиваться от них на скорости до 50 километров в час.

Автор: Николай Воронцов