Penn droner navigerer på egen hånd, kunne redde folk fra fare

De flyvende robotter kaldet droner blev brugt i et dramatisk lysshow til OL-åbningsceremonierne i Sydkorea, at udføre omfattende rutiner, som mennesker havde programmeret på forhånd. Andre droner styres af fjernbetjening, lige fra billige legetøjsversioner til de sofistikerede enheder, der bruges i militæret.

I et laboratorium fra University of Pennsylvania, ingeniører har nu produceret noget helt andet:"sværme" af droner, der kan navigere på egen hånd.

Forestil dig en besætning af brandmænd uden for en brændende bygning, ude af stand til at sige, om nogen gulve er faldet sammen. Eller forestil dig en atomulykke, der er for farlig for mennesker at undersøge tæt på. I en ikke alt for fjern fremtid, en gruppe af disse droner kunne klare opgaven i stedet, siger Penns ingeniører.

Sådanne enheder kan fungere som en gruppe til at beskæftige sig med et bredt område, at fange billeder og andre data, der ville hjælpe beredskabspersonale med at planlægge det næste skridt - fra sikker afstand - sagde teamleder Vijay Kumar, som også er dekan på Penns ingeniørskole.

"Robotterne taler grundlæggende med hinanden, " sagde han. "De ved hver især, hvor de skal hen. De kan bruge algoritmer på højt niveau til at distribuere sig selv på komplekse måder til at løse opgaver."

Enhederne opfatter deres omgivelser ved hjælp af indbyggede kameraer og "inertiale måleenheder - den samme teknologi, der bruges i smartphones til at fortælle, hvornår skærmen vippes denne eller den anden vej. Computerhjernen monteret på hver drone kom også fra en smartphone - lavet af Qualcomm , som finansierede forskningen sammen med Pentagon og National Science Foundation.

"Det er en smartphone uden etui, " sagde Penn-forsker Giuseppe Loianno.

Loianno sagde, at han ikke kunne afsløre den nøjagtige finansieringssum for projektet, men det er sikkert at sige, at det er i millioner. Penns robotlaboratorium har modtaget andre tilskud til relaterede projekter med dronerne, inklusive et udlæg på 27 millioner dollars fra U.S. Army Research Laboratory.

Loianno og kollega Aaron Weinstein, som tog en bachelorgrad som ingeniør fra Penn i 2017 og forbliver en del af holdet, viste fire af de flyvende robotter frem for nylig på universitetets Pennovation Center.

Ved hjælp af en bærbar computer, Weinstein udstedte en række generelle kommandoer til dronerne – danne en lige linje, en diamant, en diagonal – lad så det elektroniske bikubesind finde ud af resten.

De fire robotter rejste sig som én, deres små propeller, der hvirvlede så hurtigt, at de frembragte en musikalsk brummen, en tone tæt på en F-skarp.

I fællesskab de bestemte, hvem af dem der ville indtage en given plads i hver formation, ved hjælp af en algoritme til at finde den mest effektive rute, hvorfra enhederne havde svævet umiddelbart før.

Forskningen, planlagt til at blive præsenteret på en konference senere i år, trækker varsel. En fan er Larry Matthies, en seniorforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory ved California Institute of Technology.

"Vijays gruppe har været en af ​​verdens førende på dette område, sagde Matthies, en computervisionsekspert, der arbejdede på Mars Exploration Rover- og Pathfinder-missionerne.

Dronerne blev lavet af San Diego-baserede Qualcomm og tilpasset af Penn-teamet. Et stort salgsargument for enhederne er deres nøjagtige præcision.

Intel-dronerne, der blev brugt til OL-ceremonien, var afhængige af GPS-signaler til at fastlægge deres position - en teknologi, der er god til inden for få yards i enhver retning. Men Penn-dronerne kan fortælle, hvor de er inden for en tomme eller deromkring, sagde ingeniørerne. Weinstein, Loianno, og kollega Adam Cho tøvede ikke med at stille op til et billede, da enhederne svævede i formation om deres hoveder.

Og i modsætning til droner, der er afhængige af satellitsignaler, Penn-dronerne kan navigere indendørs.

Nøglen er de indbyggede kameraer kombineret med noget smart software. Givet et kendt udgangspunkt, en drone opretholder en løbende fix på sin position baseret på, hvordan kameraets syn på jorden under ændres fra et splitsekund til det næste.

Det fungerer, selv når kameraets referenceramme er det kaotiske design på Pennovation Centers gulvfliser - et virvar af beige kruseduller mod en mørkegrå baggrund, uden synligt mønster.

Bygningen, gemt i en sving af Schuylkill i et Philadelphia-kvarter kaldet Forgotten Bottom, skræver grænsen mellem forskning og handel, vært for både akademiske laboratorier og nystartede virksomheder. Qualcomm, det trådløse firma, der hjalp med at finansiere Kumars droneforskning, har også projekter i gang der.

Nogle funktioner i Penn-dronerne er stadig under udvikling, såsom hvordan de ville gemme billeder og lave et kort over et ukendt miljø. I tilfælde af en atomulykke, dronerne skulle også klare stråling, som kan forstyrre trådløs kommunikation.

Ud over at navigere på egen hånd, dronerne er udskiftelige, i stand til at tilpasse sig og påtage sig nye ansvarsområder i tilfælde af, at nogle medlemmer bryder sammen under en mission.

I den henseende Kumar sagde, deres præstationer var som Super Bowl-mesteren Eagles, som med succes fik en række backup-spillere ind i hovedroller.

"Vi ser på noget, der i sagens natur er modstandsdygtigt, " sagde han om dronerne tidligere på måneden, stadig hæs efter at fejre på Broad Street natten for den store sejr. "Dette udtryk bruges også til at beskrive Eagles."

Trods alt, fodboldholdet blev rost i denne sæson for sit "sværmende" forsvar.

Men i modsætning til Eagles, dronerne kunne produceres for omkring $1, 000 stykket, sagde Kumar. Indtil nu, Penn-holdet har demonstreret sværme med op til 12 droner, og Loianno sagde, at der ikke er nogen grund til, at de ikke kan klare 100.

©2018 The Philadelphia Inquirer
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.