Новая система позволяет дронам строить маршрут в реальном времени

После разрушительного землетрясения беспилотники могли бы пролететь сквозь поврежденное здание, чтобы составить карту местности и помочь спасателям быстрее добраться до выживших. Однако для автономного робота это сложная задача: нужно мгновенно менять траекторию, обходя неожиданные препятствия, и при этом не сбиваться с курса. Исследователи из Массачусетского технологического института и Пенсильванского университета разработали новую систему планирования траектории, которая решает обе проблемы одновременно.

Система, получившая название MIGHTY, позволяет дрону реагировать на препятствия за миллисекунды, сохраняя плавный маршрут с минимальным временем полета. Она использует математический аппарат, который обеспечивает безопасный путь к цели и при этом требует меньше вычислительных ресурсов, чем другие методы. Благодаря этому траектории строятся быстрее и качественнее, а расчеты выполняются в реальном времени с помощью бортового компьютера и датчиков дрона. Поскольку MIGHTY основана на открытом исходном коде и не требует дорогих проприетарных программ, ее смогут применять исследователи, студенты и компании по всему миру без финансовых барьеров.

В отличие от многих существующих систем, которые сначала оценивают время полета, а потом ищут путь, MIGHTY оптимизирует и временной, и пространственный компоненты одновременно, используя математический объект под названием эрмитов сплайн. Это позволяет точнее управлять движением и быстрее корректировать траекторию при появлении новых препятствий. Система начинает с приблизительного пути, а затем улучшает его итеративно, опираясь на данные лидара и карту сцены. Такой подход снижает вычислительную нагрузку и дает дрону возможность действовать в реальном времени.

В симуляциях MIGHTY показала, что тратит на вычисления около 90 процентов времени по сравнению с передовыми методами, а до цели добирается в среднем на 15 процентов быстрее. На реальных дронах система также подтвердила свою эффективность. Разработчики планируют использовать ее не только в поисково-спасательных операциях, но и в доставке товаров в городских условиях, где дронам нужно избегать зданий, проводов и людей, а также при инспекции сложных промышленных объектов, таких как ветряные турбины.