Scatenare la potenza degli sciami di droni intelligenti

La tecnologia consentirà ai droni di rispondere in modo fluido ai cambiamenti nell’ambiente

Di Laurie Fickman 713-743-8454

5 giugno 2023

Che i robot siano lo strumento perfetto per liberare gli esseri umani da lavori noiosi, sporchi e pericolosi – come parlano le “3 D” nell’industria – è un’idea consolidata da tempo, e provata di fatto, con i robot volanti (droni) in testa.

Poiché i droni a basso costo sono proliferati in tutto il mondo, hanno il compito di svolgere una serie di obiettivi, tra cui il telerilevamento, la consapevolezza situazionale, la consegna di materiali e come relè di comunicazione. Roba inebriante, anche di natura militare, che spinge allo schieramento non di un singolo drone alla volta, ma piuttosto di sciami di droni per completare i compiti.

Ma poiché la loro importanza e il loro numero sono aumentati vertiginosamente, i meccanismi degli sciami sono rimasti in gran parte dormienti. Sebbene ora sia possibile far volare un gran numero di droni in sincronia, questi sciami sono preprogrammati da team di animatori e perfezionati con ore di simulazioni al computer.

Ma cosa accadrebbe se i droni stessi potessero rispondere dinamicamente a ostacoli, veicoli, predatori e sciami di insetti? È un concetto padroneggiato molto tempo fa dagli uccelli che volano in stormi e dai pesci che nuotano nei banchi.

"Questi movimenti non sono pre-programmati ma si basano sulle decisioni locali dei singoli uccelli o pesci", ha affermato Aaron Becker, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, che sta lavorando per perfezionare gli algoritmi per applicare quelle stesse teorie per ideare un controllo coordinato dei droni. sciami per migliorare la fornitura di servizi come una flotta. Il suo lavoro è supportato dall'impegno di una sovvenzione di 1,7 milioni di dollari da parte del Kostas Research Institute della Northeastern University, LLC.

Il team di Becker comprende David Jackson, professore di ingegneria elettrica e informatica; Julien Leclerc, assistente professore di ricerca di ingegneria elettrica e informatica; e Daniel Onofrei, professore associato di matematica.

"La maggior parte delle attuali ricerche sugli sciami seguono lo stesso schema e si basano su calcoli offline o utilizzano una semplice logica basata su regole come "non scontrarsi con il tuo vicino mentre segui il leader". I computer sono bravissimi nel calcolo veloce e nell’implementazione di tattiche, ma gli esseri umani possono eccellere nel processo decisionale strategico. Vogliamo combinare questi aspetti", ha affermato Becker.

"Vogliamo che i nostri sciami si comportino in modo ottimale e rispondano in modo fluido ai cambiamenti nell'ambiente. Il nostro obiettivo è utilizzare i calcoli sui droni per prendere decisioni intelligenti a livello locale, trasmettere tali informazioni al computer dell'operatore per ottenere visualizzazioni chiare e consentire all'operatore umano di effettuare operazioni elevate. decisioni di livello."

Verranno studiati due scenari applicativi iniziali. Il primo scenario è il rilevamento aereo di un incendio boschivo, in cui lo sciame di droni deve sia tracciare l’incendio sia trasmettere le comunicazioni ai vigili del fuoco. Il secondo scenario riguarda la copertura di sicurezza aerea di una struttura commerciale e di un campus. I droni devono scortare i veicoli che entrano ed escono dal campus, ma ogni drone ha una durata della batteria limitata e deve ricaricarsi quando le batterie sono scariche.

Non è il primo rodeo di robot di Becker. Con anni di esperienza nello studio e nello sviluppo di robot, Becker sta ora utilizzando la sua esperienza per migliorare gli sciami di droni. In passato, ha lavorato al controllo di enormi sciami di robot e all'esplorazione di sistemi in cui erano necessarie solo una manciata di istruzioni per guidare grandi gruppi di robot a completare le attività.