Per la prima volta, un quadrirotore volante in modo autonomo ha superato due piloti umani in una gara di droni. Il successo si basa su un nuovo algoritmo sviluppato dai ricercatori dell'Università di Zurigo. Calcola traiettorie ottimali nel tempo che considerano pienamente i limiti dei droni.
Per essere utili, i droni devono essere veloci. A causa della durata limitata della batteria, devono portare a termine qualsiasi compito, come cercare i sopravvissuti sul luogo di un disastro, ispezionare un edificio, consegnare merci, nel più breve tempo possibile. E potrebbe dover farlo passando attraverso una serie di waypoint come finestre, stanze o luoghi specifici da ispezionare, adottando la migliore traiettoria e la giusta accelerazione o decelerazione ad ogni segmento.
L'algoritmo supera i piloti professionisti
I migliori piloti di droni umani sono molto bravi a farlo e finora hanno sempre superato i sistemi autonomi nelle corse di droni. Ora, un gruppo di ricerca dell'Università di Zurigo (UZH) ha creato un algoritmo in grado di trovare la traiettoria più rapida per guidare un quadrirotore, un drone con quattro eliche, attraverso una serie di waypoint su un circuito. "Il nostro drone ha battuto il giro più veloce di due piloti umani di livello mondiale su una pista sperimentale", affermano i ricercatori.
La novità dell'algoritmo è che è il primo a generare traiettorie tempo-ottimali che tengano pienamente conto dei limiti dei droni. I lavori precedenti si basavano su semplificazioni del sistema quadrirotore o sulla descrizione della traiettoria di volo, e quindi erano subottimali. L'idea chiave è, piuttosto che assegnare sezioni della traiettoria di volo a waypoint specifici, che il nostro algoritmo dica semplicemente al drone di passare attraverso tutti i waypoint, ma non come o quando farlo.
Le telecamere esterne forniscono informazioni sulla posizione in tempo reale
I ricercatori avevano l'algoritmo e due piloti umani pilotavano lo stesso quadrirotore attraverso un circuito di gara. Hanno impiegato telecamere esterne per catturare con precisione il movimento dei droni e, nel caso del drone autonomo, per fornire informazioni in tempo reale all'algoritmo su dove si trovava il drone in qualsiasi momento. Per garantire un confronto equo, ai piloti umani è stata data la possibilità di allenarsi sul circuito prima della gara. Ma l'algoritmo ha vinto: tutti i suoi giri sono stati più veloci di quelli umani, e la prestazione è stata più consistente. Ciò non sorprende, perché una volta che l'algoritmo ha trovato la traiettoria migliore può riprodurla fedelmente molte volte, a differenza dei piloti umani.
Prima delle applicazioni commerciali, l'algoritmo dovrà diventare meno impegnativo dal punto di vista computazionale, poiché ora il computer impiega fino a un'ora per calcolare la traiettoria ottimale nel tempo per il drone. Inoltre, al momento, il drone si affida a telecamere esterne per calcolare dove si trovava in qualsiasi momento. Nel lavoro futuro, gli scienziati vogliono utilizzare le telecamere di bordo. Ma la dimostrazione che an autonomo il drone può in linea di principio volare più velocemente di quanto i piloti umani siano promettenti. Questo algoritmo può avere enormi applicazioni nella consegna di pacchi con droni, ispezione, ricerca e soccorso e altro ancora.