Algoritme verslaat menselijke piloten voor de eerste keer in dronerace Voor het eerst presteerde een autonoom vliegende quadrotor beter dan twee menselijke piloten in een dronerace, rapporteren onderzoekers. Het succes is gebaseerd op een nieuw algoritme dat onderzoekers van de Universiteit van Zürich ontwikkelden. Het berekent tijdoptimale trajecten die volledig rekening houden met de beperkingen van de drones. "Onze drone versloeg de snelste ronde van twee menselijke piloten van wereldklasse op een experimentele racebaan."
Om nuttig te zijn, moeten drones snel zijn. Vanwege hun beperkte levensduur van de batterij moeten ze elke taak die ze hebben – zoeken naar overlevenden op een rampplek, een gebouw inspecteren, vracht afleveren – in de kortst mogelijke tijd voltooien. En ze moeten het misschien doen door een reeks waypoints zoals ramen, kamers of specifieke locaties te inspecteren, waarbij ze de beste baan en de juiste versnelling of vertraging bij elk segment aannemen. De beste menselijke dronepiloten zijn hier erg goed in en hebben tot nu toe altijd beter gepresteerd dan autonome systemen in droneracen. Nu hebben de onderzoekers een algoritme gemaakt dat het snelste traject kan vinden om een quadrotor – een drone met vier propellers – door een reeks waypoints op een circuit te leiden. "Onze drone versloeg de snelste ronde van twee menselijke piloten van wereldklasse op een experimentele racebaan", zegt Davide Scaramuzza, hoofd van de Robotics and Perception Group aan de Universiteit van Zürich en de Rescue Robotics Grand Challenge van de NCCR Robotics, die de Onderzoek. "De nieuwigheid van het algoritme is dat het de eerste is die tijdoptimale trajecten genereert die volledig rekening houden met de beperkingen van de drones", zegt Scaramuzza. Eerdere werken waren gebaseerd op vereenvoudigingen van het quadrotorsysteem of de beschrijving van het vliegpad, en waren dus suboptimaal. "Het belangrijkste idee is dat, in plaats van secties van de vliegroute toe te wijzen aan specifieke waypoints, ons algoritme de drone alleen vertelt dat hij alle waypoints moet passeren, maar niet hoe of wanneer dat moet", voegt Philipp Foehn, een promovendus en eerste auteur van het artikel over het werk. De onderzoekers lieten het algoritme en twee menselijke piloten vliegen met dezelfde quadrotor door een racecircuit. Ze gebruikten externe camera's om de beweging van de drones nauwkeurig vast te leggen en – in het geval van de autonome drone – om realtime informatie aan het algoritme te geven over waar de drone zich op elk moment bevond. Om een eerlijke vergelijking mogelijk te maken, kregen de menselijke piloten de kans om voor de race op het circuit te trainen. Maar het algoritme won: alle ronden waren sneller dan de menselijke en de prestaties waren consistenter. Dit is niet verwonderlijk, want als het algoritme eenmaal het beste traject heeft gevonden, kan het het vele malen getrouw reproduceren, in tegenstelling tot menselijke piloten. Vóór commerciële toepassingen moet het algoritme minder rekenkundig veeleisend worden, omdat het nu tot een uur duurt voordat de computer het tijdoptimale traject voor de drone heeft berekend. Op dit moment vertrouwt de drone ook op externe camera's om te berekenen waar hij zich op elk moment bevond. In toekomstig werk willen de wetenschappers camera's aan boord gebruiken. Maar de demonstratie dat een autonome drone in principe sneller kan vliegen dan menselijke piloten is veelbelovend. “Dit algoritme kan enorme toepassingen in het pakket hebben aflevering met drones, inspectie, opsporing en redding, en nog veel meer,” zegt Scaramuzza. Het artikel verschijnt in Science Robotics . Bron: Universiteit van Zürich Het bericht Algoritme verslaat menselijke piloten voor de eerste keer in dronerace verscheen eerst op Futurity.
Voor het eerst presteerde een autonoom vliegende quadrotor beter dan twee menselijke piloten in een dronerace, rapporteren onderzoekers.
Het succes is gebaseerd op een nieuw algoritme dat onderzoekers van de Universiteit van Zürich ontwikkelden. Het berekent tijdoptimale trajecten die volledig rekening houden met de beperkingen van de drones.
"Onze drone versloeg de snelste ronde van twee menselijke piloten van wereldklasse op een experimentele racebaan."
Om nuttig te zijn, moeten drones snel zijn. Vanwege hun beperkte levensduur van de batterij moeten ze elke taak die ze hebben – zoeken naar overlevenden op een rampplek, een gebouw inspecteren, vracht afleveren – in de kortst mogelijke tijd voltooien. En ze moeten het misschien doen door een reeks waypoints zoals ramen, kamers of specifieke locaties te inspecteren, waarbij ze de beste baan en de juiste versnelling of vertraging bij elk segment aannemen.
De beste menselijke dronepiloten zijn hier erg goed in en hebben tot nu toe altijd beter gepresteerd dan autonome systemen in droneracen. Nu hebben de onderzoekers een algoritme gemaakt dat het snelste traject kan vinden om een quadrotor – een drone met vier propellers – door een reeks waypoints op een circuit te leiden.
"Onze drone versloeg de snelste ronde van twee menselijke piloten van wereldklasse op een experimentele racebaan", zegt Davide Scaramuzza, hoofd van de Robotics and Perception Group aan de Universiteit van Zürich en de Rescue Robotics Grand Challenge van de NCCR Robotics, die de Onderzoek.
"De nieuwigheid van het algoritme is dat het de eerste is die tijdoptimale trajecten genereert die volledig rekening houden met de beperkingen van de drones", zegt Scaramuzza. Eerdere werken waren gebaseerd op vereenvoudigingen van het quadrotorsysteem of de beschrijving van het vliegpad, en waren dus suboptimaal.
"Het belangrijkste idee is dat, in plaats van secties van de vliegroute toe te wijzen aan specifieke waypoints, ons algoritme de drone alleen vertelt dat hij alle waypoints moet passeren, maar niet hoe of wanneer dat moet", voegt Philipp Foehn, een promovendus en eerste auteur van het artikel over het werk.
De onderzoekers lieten het algoritme en twee menselijke piloten vliegen met dezelfde quadrotor door een racecircuit. Ze gebruikten externe camera's om de beweging van de drones nauwkeurig vast te leggen en – in het geval van de autonome drone – om realtime informatie aan het algoritme te geven over waar de drone zich op elk moment bevond.
Om een eerlijke vergelijking mogelijk te maken, kregen de menselijke piloten de kans om voor de race op het circuit te trainen. Maar het algoritme won: alle ronden waren sneller dan de menselijke en de prestaties waren consistenter. Dit is niet verwonderlijk, want als het algoritme eenmaal het beste traject heeft gevonden, kan het het vele malen getrouw reproduceren, in tegenstelling tot menselijke piloten.
Voor commerciële toepassingen zal het algoritme minder rekenintensief moeten worden, aangezien het nu tot een uur duurt voordat de computer het tijdoptimale traject voor de drone heeft berekend. Op dit moment vertrouwt de drone ook op externe camera's om te berekenen waar hij zich op elk moment bevond. In toekomstig werk willen de wetenschappers camera's aan boord gebruiken. Maar de demonstratie dat een autonome drone in principe sneller kan vliegen dan menselijke piloten is veelbelovend.
“Dit algoritme kan enorme toepassingen in het pakket hebben aflevering met drones, inspectie, opsporing en redding, en nog veel meer,” zegt Scaramuzza.
Het artikel verschijnt in Science Robotics .
Bron: Universiteit van Zürich
Het bericht Algoritme verslaat menselijke piloten voor de eerste keer in dronerace verscheen eerst op Futurity.
