Guarda questo quadrirotore robotico volare in modo aggressivo attraverso spazi ristretti

I micro veicoli aerei potrebbero un giorno dare un contributo significativo alle operazioni di ricerca e salvataggio dopo disastri come terremoti o tsunami. È facile immaginare quadricotteri che valutano edifici, entrano attraverso muri crepati e volano attraverso spazi crollati per trovare persone intrappolate.

Ma se questi veicoli dovranno mai gestire questo compito, dovranno navigare autonomamente attraverso spazi ristretti a velocità e con un'ampia varietà di accelerazioni angolari, girando e girando mentre volano per spremere lo spazio disponibile.

È più facile dirlo che farlo. In effetti, nessun drone è stato in grado di farlo senza una significativa potenza di elaborazione esterna per aiutare (vedi Daredevil Drone Files through the Trees Like an Ace ).

Oggi le cose cambiano grazie al lavoro di Davide Falanga e compagni dell'Università di Zurigo in Svizzera. Questi ragazzi hanno sviluppato un drone autonomo in grado di volare rapidamente attraverso spazi ristretti utilizzando poco più dei dati di una fotocamera frontale e un'intelligente elaborazione a bordo.

Il team ha creato un rettangolo contrassegnato da uno spesso bordo nero per garantire che il drone possa vederlo. Quindi sospendono questo rettangolo nel mezzo di una stanza e indirizzano il drone a volare attraverso di esso sotto il suo stesso vapore.

Il drone è dotato di una telecamera fisheye rivolta in avanti, che utilizza per rilevare il divario. Per semplificare il compito, il drone conosce la dimensione del rettangolo e deve solo calcolare la traiettoria richiesta.

Questo è ancora un compito impegnativo. Il processore di bordo esegue il calcolo della traiettoria in due fasi. Per prima cosa calcola come il drone dovrebbe volare attraverso il divario e la particolare torsione, imbardata o rollio che deve eseguire per attraversare il divario. Lo fa massimizzando la distanza del drone dai bordi del rettangolo per evitare una collisione.

Dopo aver deciso questa traiettoria di traiettoria, il processore di bordo calcola quindi un approccio che porta il drone al punto in cui può iniziare la traiettoria di traiettoria.

La traiettoria di avvicinamento ha alcuni vincoli aggiuntivi. Ad esempio, questa traiettoria deve mantenere il rettangolo sempre all'interno del campo visivo della telecamera. Il drone ha bisogno di vedere il divario in modo da poter determinare la sua posizione.

E il processore deve ricalcolare continuamente la traiettoria assicurando che tutte le regolazioni necessarie rientrino nelle capacità aerodinamiche del drone. Il processore è in grado di progettare e testare 40.000 traiettorie al secondo.

Uno dei motivi per cui la traiettoria deve essere trattata in due parti è che il drone non può vedere il rettangolo durante la traversata. Quindi deve eseguire questa manovra alla cieca, cosa possibile perché questa parte del volo è così breve. La traiettoria è generata in modo da ridurre al minimo il rischio di collisione e, a causa della sua breve durata, non richiede alcun feedback visivo, che non è disponibile durante la traversata, affermano Falanga e co.

Dopo aver attraversato il varco, il quadrirotore deve recuperare il suo assetto e librarsi. Per questo, è dotato di un sensore di distanza e di una fotocamera rivolta verso il basso che utilizza solo per questo compito.

Il team ha testato questo approccio utilizzando un quadrirotore con dimensioni di 55 per 12 centimetri e un peso di 830 grammi. Il quadrirotore è adattato in modo che i motori siano inclinati di 15 gradi. Ciò fornisce un controllo dell'imbardata tre volte maggiore ma perde solo il 3% della spinta collettiva.

Il divario rettangolare misurava 80 per 28 centimetri e il team ha effettuato 35 missioni attraverso di esso a velocità fino a tre metri al secondo, richiedendo un angolo di rollio fino a 45 gradi e un angolo di beccheggio fino a 30 gradi.

I risultati creano una lettura impressionante e possono essere visti qui . Il team considera un volo un successo se il quadrirotore passa attraverso il varco senza una collisione e poi si porta in volo stazionario in seguito. Abbiamo raggiunto un notevole tasso di successo dell'80 percento, dicono. Per quanto ne sappiamo, questo è il primo lavoro che affronta e riporta con successo il volo aggressivo attraverso lacune ristrette.

Rif: arxiv.org/abs/1612.00291 : Volo aggressivo del quadrotor attraverso spazi ristretti con rilevamento e calcolo integrati

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