このロボットクワッドコプターが狭いギャップを積極的に飛ぶのを見る

マイクロエアビークルは、地震や津波などの災害後の捜索救助活動にいつの日か大きな貢献をする可能性があります。クワッドコプターが建物を評価し、ひびの入った壁から入り、崩壊したスペースを飛んで、閉じ込められている人々を見つけることは簡単に想像できます。

しかし、これらの車両がこのタスクを管理する場合、利用可能なスペースを圧迫するために飛行するときに、速度とさまざまな角加速度で狭いギャップを自律的にナビゲートする必要があります。

言うのは簡単です。確かに、ドローンは、支援するための重要な外部処理能力なしではこれを行うことができませんでした（エースのような木々を通るデアデビルドローンファイルを参照）。

今日、それはスイスのチューリッヒ大学のダビデ・ファランガと仲間たちの仕事のおかげで変わります。これらの人々は、前向きのカメラからのデータといくつかの巧妙な機内処理を使用して、狭いギャップをすばやく飛ぶことができる自律型ドローンを開発しました。

チームは、ドローンが確実に見えるように、太い黒いエッジでマークされた長方形を作成しました。次に、彼らはこの長方形を部屋の真ん中に吊るし、ドローンにそれ自身の蒸気の下でそれを飛ぶように指示します。

ドローンには前向きの魚眼カメラが搭載されており、ギャップを感知するために使用されます。タスクを簡素化するために、ドローンは長方形のサイズを知っており、必要な軌道を計算するだけで済みます。

これはまだ難しい作業です。オンボードプロセッサは、2段階で軌道計算を実行します。最初に、ドローンがギャップを通過する方法と、ギャップを通過するために実行する必要のある特定のツイスト、ヨー、またはロールを計算します。衝突を避けるために、長方形の端からのドローンの距離を最大化することによって彼を行います。

このトラバース軌道を決定すると、オンボードプロセッサは、ドローンをトラバース軌道を開始できるポイントに到達させるアプローチを計算します。

アプローチの軌道には、いくつかの追加の制約があります。たとえば、この軌道は、長方形を常にカメラの視野内に維持する必要があります。ドローンは、その位置を特定できるようにギャップを確認する必要があります。

また、プロセッサは、必要な調整がドローンの空力能力の範囲内にあることを確認しながら、弾道を継続的に再計算する必要があります。プロセッサは、1秒間に40,000の軌道を設計およびテストすることができます。

軌道を2つの部分で処理する必要がある理由のひとつは、トラバース中にドローンが長方形を見ることができないためです。したがって、この操縦ブラインドを実行する必要があります。これは、飛行のこの部分が非常に短いために可能です。軌道は、衝突のリスクを最小限に抑えるように生成され、その持続時間が短いため、トラバース中に利用できない視覚的なフィードバックを必要としません。

ギャップを通過した後、クワッドコプターは姿勢を回復してホバリングする必要があります。このために、距離センサーと、このタスクにのみ使用する下向きのカメラが取り付けられています。

チームは、55 x 12センチメートルの寸法と830グラムの重量のクワッドローターを使用して、このアプローチをテストしました。クワッドコプターは、モーターが15度傾くように調整されています。これにより、ヨー制御が3倍になりますが、全体の推力の3％しか失われません。

長方形のギャップは80x 28センチメートルで、チームは毎秒最大3メートルの速度で35のミッションを飛行し、最大45度のロール角と最大30度のピッチ角が必要でした。

結果は印象的な読書になり、見ることができます ここ 。チームは、クワッドコプターが衝突せずにギャップを通過し、その後ホバーした場合、飛行は成功したと見なします。私たちは80％という驚くべき成功率を達成したと彼らは言います。私たちの知る限りでは、これは狭いギャップを通過する攻撃的な飛行に対処し、成功裏に報告する最初の作業です。

参照： arxiv.org/abs/1612.00291 ：オンボードセンシングとコンピューティングによる狭いギャップを通る積極的なクワッドローター飛行

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