Когда несколько беспилотников работают вместе в одном воздушном пространстве, например распыляя пестицид над полем кукурузы, существует риск, что они могут столкнуться друг с другом.
Чтобы помочь избежать подобных аварий, исследователи Массачусетского технологического института (MIT) представили в 2020 году систему под названием MADER. Этот мультиагентный планировщик траекторий позволяет группе дронов выстраивать оптимальные траектории, исключающие столкновения. Каждый агент передает свою траекторию, чтобы другие дроны знали, куда он собирается лететь. Затем они учитывают траектории друг друга при оптимизации своих собственных траекторий полета, чтобы избежать столкновений.
Но когда команда испытала систему на реальных дронах, они обнаружили, что если дрон не имеет актуальной информации о траекториях других дронов, он может случайно выбрать путь, который приведет к столкновению. Исследователи переработали свою систему и разработали планировщик траекторий Robust MADER, который генерирует траектории без столкновений даже при задержке связи между агентами.
"MADER отлично работал в симуляторах, но он не был протестирован в аппаратных условиях. Поэтому мы построили кучу дронов и начали летать на них. Дроны должны общаться друг с другом для обмена траекториями, но как только вы начинаете летать, вы довольно быстро понимаете, что всегда есть задержки связи, которые вносят некоторые сбои", - говорит Кота Кондо, аспирант кафедры аэронавтики и астронавтики.
Алгоритм включает в себя этап проверки задержки, во время которого дрон тратит фиксированное количество времени на неоднократную проверку сообщений от других агентов, прежде чем следовать по новой, оптимизированной траектории. Если в период задержки он получает дополнительную информацию от других дронов, он может отказаться от своей новой траектории и начать процесс оптимизации заново. По словам Кондо, продолжительность периода задержки зависит от расстояния между агентами и факторов окружающей среды, которые могут помешать связи. Например, если агенты находятся на расстоянии многих миль друг от друга, то период проверки задержки должен быть больше.
Когда Кондо и его коллеги протестировали Robust MADER как в симуляциях, так и в летных экспериментах с реальными беспилотниками, он достиг 100-процентного успеха в создании траекторий без столкновений. Хотя время полета дронов было немного медленнее, чем при использовании других подходов, никакие другие базовые модели не могли гарантировать подобный уровень безопасность. В одном из испытаний исследователи создали шесть беспилотников и два воздушных препятствия и протестировали Robust MADER. Они обнаружили, что если использование оригинальной версии MADER в этой среде привело бы к семи столкновениям, то Robust MADER не вызвал ни одной аварии ни в одном из экспериментов с оборудованием. С помощью Robust MADER дроны могли летать со скоростью 3,4 м/с.
"Если вы хотите летать безопаснее, вы должны быть осторожны, поэтому вполне разумно, что если вы не хотите столкнуться с препятствием, вам потребуется больше времени, чтобы добраться до места назначения. Если вы столкнетесь с чем-то, неважно, насколько быстро вы летите, это не имеет значения, потому что вы не достигнете пункта назначения", - говорит Кондо.
В будущем Кондо и его коллеги хотят испытать Robust MADER на открытом воздухе, где множество препятствий и шумов могут повлиять на связь. Они также хотят оснастить беспилотники визуальными датчиками, чтобы они могли обнаруживать других агентов или препятствия, прогнозировать их движение и учитывать эту информацию при оптимизации траектории.
Эта работа была опубликована по ссылке и будет представлена на ICRA 2023.
Комментарии
(0) Добавить комментарий