GapFlyt giver flyvende kvadrotorer en lektion i bier

Forskere har fundet frem til et system, der er bio-inspireret til at hjælpe droner med at passere gennem små huller. Forskerne testede deres system og skrev en analyse i et papir, som er publiceret i IEEE Robotics &Automation Letters .

"GapFlyt:Active Vision Based Minimalist Structure-less Gap Detection For Quadrotor Flight" er af Nitin J. Sanket, Chahat Deep Singh, Kanishka Ganguly, Cornelia Fermüller og Yiannis Aloimonos. Forfatterne er fra Perception and Robotics-gruppen ved University of Maryland i College Park.

De arbejdede på et bio-inspireret design til quadrotors. Dette er en ramme beregnet til, at quadrotorer kan flyve gennem "ukendte huller uden en 3D-rekonstruktion af scenen, " sagde de, "kun ved hjælp af et monokulært kamera og indbygget sansning."

Deres forsøg på at bemærke, at alt dette er uden en 3D-rekonstruktion, kan man se nærmere på. Andre steder, de forklarede, at "Forskere og praktikere bruger i dag traditionelle computervisionsalgoritmer med det formål at bygge en repræsentation af generel anvendelighed:en 3D-rekonstruktion af scenen. Ved at bruge denne repræsentation, planlægningsopgaver er konstrueret og udført for at give quadrotoren mulighed for at demonstrere autonom adfærd. Disse metoder er ineffektive, da de ikke er opgavedrevne."

Se bare på flyvende insekter og fugle - løse problemet med navigation og kompleks kontrol i evigheder på egen hånd, uden behov for at bygge et 3D-kort, de sagde, og er meget opgavedrevne.

Evan Ackerman i IEEE spektrum pænt tilbudt en lektion i bier.

"Bier får dette til at fungere gennem en slags minimalistisk brute-force tilgang til problemet:De flyver op til et lille hul eller hul, svæve, vandre lidt frem og tilbage for at indsamle visuel information om, hvor kanterne af mellemrummet, og så styre sig selv igennem. Det er ikke hurtigt, og det er ikke specielt elegant, men det er pålideligt og kræver ikke meget at udføre."

Titlen på deres papir afspejler selve det spørgsmål, de stillede som et team:"Kan en quadrotor klare at gå gennem et vilkårligt formet hul uden at bygge en eksplicit 3D-model af en scene, kun bruger et monokulært kamera?"

De satte den på prøve i eksperimenter med forskellige indstillinger og vinduesformer. Den foreslåede ramme blev testet på en modificeret hobby quadrotor, Papegøje Bebop 2.

IEEE spektrum havde en billedtekst, der yderligere beskrev, hvad de brugte til eksperimenter. Den modificerede drone, sagde billedteksten, inkluderet et NVIDIA TX2-modul monteret i toppen. Til sansning, dronen brugte sit frontvendte kamera og en nedadvendt optisk flowsensor, som kombinerer et kamera plus ekkolod.

Resultater? De sagde, at de opnåede "en succesrate på 85 % ved 2,5 m/s, selv med en minimumstolerance på kun 5 cm."

IEEE spektrum bemærkede, at de fik denne succesrate over 150 forsøg "for forskellige vilkårlige formede vinduer under en lang række forhold, som inkluderer et vindue med en minimumstolerance på kun 5 cm."

Med hensyn til den maksimale hastighed, som dronen var i stand til at opnå, mens den passerede gennem hullet, 2,5 m/s, Ackerman sagde, at det "primært var begrænset af kameraet med rullende lukker (som kunne ødelægge det optiske flow ved højere hastigheder), men igen, denne metode er egentlig ikke beregnet til højtydende droner."

Hvorfor deres arbejde betyder noget:dette papir omhandler problemet med gap-detektion af en ukendt form og placering med et monokulært kamera og indbygget registrering. Det er ikke til at sige, spørgsmålet om at gå gennem huller er nyt. Forfatterne påpegede, at "problemet med at gå gennem huller har fascineret forskere fra mange år." Forskere andre steder har præsenteret algoritmer til planlægning og kontrol, og forfatterne sagde, at nogle værker banede vejen for den bio-inspirerede tilgang, som de brugte i papiret.

© 2018 Tech Xplore