Por primera vez, un quadrotor que vuela de forma autónoma ha superado a dos pilotos humanos en una carrera de drones. El éxito se basa en un algoritmo novedoso que fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Zúrich. Calcula trayectorias de tiempo óptimo que consideran completamente las limitaciones de los drones.
Para ser útiles, los drones deben ser rápidos. Debido a la duración limitada de la batería, deben completar cualquier tarea que tengan (buscar sobrevivientes en un lugar de desastre, inspeccionar un edificio, entregar carga) en el menor tiempo posible. Y pueden tener que hacerlo pasando por una serie de waypoints como ventanas, habitaciones o ubicaciones específicas para inspeccionar, adoptando la mejor trayectoria y la aceleración o desaceleración correcta en cada segmento.
El algoritmo supera a los pilotos profesionales
Los mejores pilotos de drones humanos son muy buenos en hacer esto y hasta ahora siempre han superado a los sistemas autónomos en las carreras de drones. Ahora, un grupo de investigación de la Universidad de Zúrich (UZH) ha creado un algoritmo que puede encontrar la trayectoria más rápida para guiar un quadrotor, un dron con cuatro hélices, a través de una serie de waypoints en un circuito. “Nuestro dron batió la vuelta más rápida de dos pilotos humanos de clase mundial en una pista de carreras experimental”, dicen los investigadores.
La novedad del algoritmo es que es el primero en generar trayectorias de tiempo óptimo que consideran completamente las limitaciones de los drones. Los trabajos anteriores se basaron en simplificaciones del sistema cuadrotor o de la descripción de la ruta de vuelo y, por lo tanto, no fueron óptimos. La idea clave es, en lugar de asignar secciones de la ruta de vuelo a puntos de referencia específicos, que nuestro algoritmo simplemente le diga al dron que pase por todos los puntos de referencia, pero no cómo ni cuándo hacerlo.
Las cámaras externas proporcionan información de posición en tiempo real
Los investigadores utilizaron el algoritmo y dos pilotos humanos volaron el mismo quadrotor a través de un circuito de carreras. Emplearon cámaras externas para capturar con precisión el movimiento de los drones y, en el caso del dron autónomo, para dar información en tiempo real al algoritmo sobre dónde estaba el dron en cualquier momento. Para asegurar una comparación justa, los pilotos humanos tuvieron la oportunidad de entrenar en el circuito antes de la carrera. Pero el algoritmo ganó: todas sus vueltas fueron más rápidas que las humanas y el rendimiento fue más consistente. Esto no es sorprendente, porque una vez que el algoritmo ha encontrado la mejor trayectoria, puede reproducirla fielmente muchas veces, a diferencia de los pilotos humanos.
Antes de las aplicaciones comerciales, el algoritmo deberá volverse menos exigente computacionalmente, ya que ahora la computadora tarda hasta una hora en calcular la trayectoria óptima en el tiempo para el dron. Además, por el momento, el dron depende de cámaras externas para calcular dónde estaba en cualquier momento. En el trabajo futuro, los científicos quieren utilizar cámaras a bordo. Pero la demostración de que un autónomo En principio, los drones pueden volar más rápido de lo que prometen los pilotos humanos. Este algoritmo puede tener grandes aplicaciones en la entrega de paquetes con drones, inspección, búsqueda y rescate, y más.