Атмосфера

самая экологичная интернет-газета

  • Тел.: +7 (702) 188 98 15
  • Email: conecopro@mail.ru

Система обхода препятствий для летающих роботов, вдохновленная совами

Phantom-4-Action-5

При разработке робототехнических систем и вычислительных инструментов ученые часто черпают вдохновение у животных или других биологических систем. Фактически, в зависимости от уникальных характеристик и цели системы, природа обычно предлагает конкретные примеры того, как она может быстро и эффективно достичь своих целей. Исследователи из Шанхайского университета недавно разработали новую систему обхода препятствий, основанную на биологии и компьютерном зрении, которая может улучшить навигацию летающих роботов, работающих в динамических условиях. Эта система основана на том, как совы обнаруживают предметы или других животных в своем окружении и избегают их.

«Хотя совы не могут двигать глазами в любом направлении (аналогично стереокамерам), у них очень гибкая шея, которая может поворачиваться на 270 градусов, что позволяет им быстро наблюдать даже сзади, не перемещая туловище», — пишут исследователи.

Чтобы воспроизвести то, как совы двигают глазами в разных направлениях и обнаруживают как статические, так и движущиеся объекты вокруг них, исследователи установили серводвигатель и стереокамеру на квадрокоптер. В их конструкции серводвигатель выполняет роль шеи, а стереокамера — головы. Из-за легкого веса стереокамера может двигаться намного быстрее, чем тело робота, и ее движения практически не влияют на качество движений робота или направление, в котором он летит.

Система использует алгоритм планирования датчиков, чтобы оценить, насколько робот получит пользу от обнаружения объектов в разных направлениях, и планирует угол, на который его «голова» (то есть стереокамера) должна соответственно вращаться. Таким образом, квадрокоптер постоянно и активно ощущает свое окружение, быстро выявляя препятствия, мешающие ему.

Кроме того, система отслеживает и прогнозирует траектории движущихся препятствий в ее окрестностях, адаптируя свои движения к изменениям в окружающей среде. Наконец, на основе данных, собранных стереокамерой, система использует планировщик пути на основе выборки для планирования пути без столкновений, обрисовывая в общих чертах движения, которые позволили бы роботу достичь определенного места или выполнить миссию, не сталкиваясь с другими. предметы и быть поврежденными.

«В целом эта система называется системой активного распознавания и избегания (ASAA)», — поясняют исследователи в своей статье. «Насколько нам известно, это первая система, которая применяет активное стереозрение для преодолевания препятствий для летающих роботов».

Исследователи из Шанхайского университета оценили свою систему ASAAA в серии экспериментов, проведенных в реальных условиях. В этих экспериментах квадрокоптер либо должен был достичь желаемого места, избегая всех препятствий на своем пути, либо отслеживать и ловить искусственную крысу. Результаты этих тестов являются многообещающими, поскольку робот хорошо справился с обеими задачами, быстро адаптировавшись к резким изменениям в окружающей среде и избегая столкновений как со статическими, так и с движущимися препятствиями.

Более того, в изготовленном исследователями прототипе используется единственная стереокамера; таким образом, это относительно недорого. Это может упростить производство и реализацию в больших масштабах.

В будущем эту систему можно будет использовать для выполнения миссий в самых разных средах, от городских до естественных, в основном населенных дикой природой. Система также может вдохновить на разработку других летающих роботов с улучшенными возможностями преодоления препятствий на основе аналогичных конструкций. В своих следующих работах исследователи попытаются создать системы, которые воспроизводят поведение других животных, а также будут использовать методы обучения с подкреплением для дальнейшего улучшения восприятия.