por Evan Ackerman | IEEE Spectrum
“Aquí hay algunos clips preliminares de uno de los drones autónomos basados en visión que vuelan de computadora a cabeza con un humano; el dron pilotado por humanos es rojo, mientras que el dron autónomo es azul. Con una velocidad máxima de 80 km/h, el dron autónomo basado en la visión superó al humano más rápido por 0,5 segundos durante una carrera de tres vueltas, donde solo una o dos décimas de segundo suele ser la diferencia entre una victoria y una derrota. .”
Ver a los robots operar con velocidad y precisión siempre es impresionante, si no, llegados a este punto, siempre sorprendente. Los sensores sofisticados y la computación rápida significan que un robot potente y ágil, como un dron, que sabe exactamente dónde está y exactamente hacia dónde se dirige, puede moverse de manera confiable en formas altamente dinámicas. Esto no quiere decir que sea fácil para el dron, pero si tiene un buen sistema de localización externo, una poderosa computadora externa y un talentoso equipo de roboticistas, puede realizar algunas maniobras de alta velocidad asombrosamente ágiles que la mayoría los humanos nunca podrían esperar igualar.
Digo “la mayoría” de los humanos, porque hay algunos humanos excepcionalmente talentosos que, de hecho, son capaces de lograr un nivel de rendimiento similar al de incluso los drones más rápidos y ágiles. El deporte de las carreras de drones FPV (vista en primera persona) prueba lo que es posible con drones absurdamente poderosos en manos de humanos que deben navegar circuitos complejos con una velocidad y precisión que parece que no debería ser posible, todo mientras se basa únicamente en un video. alimentación enviada desde una cámara en la parte delantera del dron al auricular VR del piloto. Honestamente, es asombroso de ver.
Hace un año, los quadrotores de carreras autónomos del Grupo de Robótica y Percepción de Davide Scaramuzza en la Universidad de Zúrich (UZH) demostraron que podían vencer a los humanos más rápidos del mundo en una carrera de drones . Sin embargo, los drones dependían de un sistema de captura de movimiento para proporcionar información de posición de muy alta resolución en tiempo real, junto con una computadora que enviaba información de control desde la seguridad y comodidad de un escritorio cercano, lo que realmente no parece una competencia justa.
Ver a los robots operar con velocidad y precisión siempre es impresionante, si no, llegados a este punto, siempre sorprendente. Los sensores sofisticados y la computación rápida significan que un robot potente y ágil, como un dron, que sabe exactamente dónde está y exactamente hacia dónde se dirige, puede moverse de manera confiable en formas altamente dinámicas. Esto no quiere decir que sea fácil para el dron, pero si tiene un buen sistema de localización externo, una poderosa computadora externa y un talentoso equipo de roboticistas, puede realizar algunas maniobras de alta velocidad asombrosamente ágiles que la mayoría los humanos nunca podrían esperar igualar.
Digo “la mayoría” de los humanos, porque hay algunos humanos excepcionalmente talentosos que, de hecho, son capaces de lograr un nivel de rendimiento similar al de incluso los drones más rápidos y ágiles. El deporte de las carreras de drones FPV (vista en primera persona) prueba lo que es posible con drones absurdamente poderosos en manos de humanos que deben navegar circuitos complejos con una velocidad y precisión que parece que no debería ser posible, todo mientras se basa únicamente en un video. alimentación enviada desde una cámara en la parte delantera del dron al auricular VR del piloto. Honestamente, es asombroso de ver.
Hace un año, los quadrotores de carreras autónomos del Grupo de Robótica y Percepción de Davide Scaramuzza en la Universidad de Zúrich (UZH) demostraron que podían vencer a los humanos más rápidos del mundo en una carrera de drones . Sin embargo, los drones dependían de un sistema de captura de movimiento para proporcionar información de posición de muy alta resolución en tiempo real, junto con una computadora que enviaba información de control desde la seguridad y comodidad de un escritorio cercano, lo que realmente no parece una competencia justa.
A principios de este mes, un trío de pilotos campeones de drones viajó a Zúrich para una revancha, pero esta vez, la carrera sería justa: sin sistema de captura de movimiento. Nada fuera de borda. Solo drones y humanos que usan sus propios sistemas de visión y sus propias computadoras (o cerebros) para volar alrededor de una pista de carreras de drones lo más rápido posible.
Para comprender qué tipo de desafío es este, es importante tener cierto contexto para el nivel de velocidad y agilidad. Así que aquí hay un video de uno de los drones de carreras de UZH que completa tres vueltas a una pista usando el sistema de captura de movimiento y computación externa. Esta demostración en particular no es “justa”, pero da una indicación de cómo se ve el rendimiento máximo de un dron de carreras, con una reacción de uno de los pilotos humanos profesionales ( Thomas Bitmatta ) al final:
Como dice Thomas al final del video, el dron autónomo completó una vuelta del recorrido en 5,3 segundos. Con una velocidad máxima de 110 kilómetros por hora, fue asombroso 1,8 segundos por vuelta más rápido que Thomas, quien ha ganado dos veces la Copa Mundial Internacional MultiGP de carreras de drones FPV .
El dron autónomo tiene varias ventajas en esta carrera en particular. Primero, tiene una estimación de estado casi perfecta, gracias a un sistema de captura de movimiento que cubre todo el curso. En otras palabras, el dron siempre sabe exactamente dónde está, así como su velocidad y orientación precisas. Los pilotos humanos experimentados desarrollan una intuición para estimar el estado de su sistema, pero ni siquiera pueden mirar su propio dron mientras corren, ya que están inmersos en la vista en primera persona todo el tiempo. La segunda ventaja que tiene el dron autónomo es que puede calcular una trayectoria que recorre el curso de una manera óptima en el tiempo, teniendo en cuenta el diseño del curso y las limitaciones impuestas por el propio dron. Los pilotos humanos tienen que practicar en un curso durante horas (o incluso días) para descubrir cuál creen que es una trayectoria óptima,
Elia Kaufmann prepara uno de los drones de carreras basados en visión de UZH en su plataforma de lanzamiento. EVAN ACKERMAN/ESPECTRO IEEE
Entonces, ¿qué sería de una carrera de drones en la que los humanos y los robots puedan competir de manera justa pero que no les pida a los robots que sean menos robóticos o a los humanos que sean menos humanos?
- Sin ayuda externa. Sin sistema de captura de movimiento ni computación externa. Podría decirse que los humanos tienen algo de ventaja aquí, ya que están fuera de la mesa por definición, pero el punto más amplio de esta investigación es dotar a los drones de la capacidad de volar por sí mismos de manera agresiva y ágil, por lo que es un compromiso necesario.
- Conocimiento completo del curso. Nada en el curso es secreto, y los humanos pueden recorrerlo y desarrollar un modelo mental. Mientras tanto, el sistema robótico obtiene un modelo CAD real. Tanto los humanos como los robots también obtienen tiempo de práctica: humanos en el campo físico con drones reales y el sistema practica en simulación. Tanto los humanos como los robots pueden usar este tiempo de práctica para encontrar una trayectoria óptima por adelantado.
- Solo visión. Los drones autónomos usan sensores de visión estéreo Intel RealSense, mientras que los humanos usan una cámara monocular que transmite video desde el dron. Es posible que los humanos no obtengan una transmisión estéreo, pero obtienen una mejor resolución y cuadros por segundo más altos que los que RealSense le brinda al dron autónomo.
Tres pilotos humanos de clase mundial fueron invitados a Zúrich para esta carrera. Junto con Thomas Bitmatta, UZH recibió a Alex Vanover (campeón de la Drone Racing League 2019) y Marvin Schäpper (campeón de la Swiss Drone League 2021). Cada piloto dispuso de todo el tiempo que quiso en el recorrido por adelantado, realizando más de 700 vueltas de práctica en total. Y un viernes por la noche en un hangar de aviones militares en las afueras de Zúrich, comenzaron las carreras. Aquí hay algunos clips preliminares de uno de los drones autónomos basados en visión que vuelan de computadora a cabeza con un humano; el dron pilotado por humanos es rojo, mientras que el dron autónomo es azul:
Con una velocidad máxima de 80 km/h, el dron autónomo basado en la visión superó al humano más rápido por 0,5 segundos durante una carrera de tres vueltas, donde solo una o dos décimas de segundo suele ser la diferencia entre una victoria y una derrota. . Esta victoria para el dron autónomo basado en la visión es un gran problema, como explica Davide Scaramuzza:
Esto demuestra que las carreras de drones de IA contra humanos tienen el potencial de revolucionar las carreras de drones como deporte. Lo que está claro es que se puede lograr un rendimiento sobrehumano con drones de IA, pero aún queda mucho trabajo por hacer para fortalecer estos sistemas de IA para llevarlos de un entorno controlado a aplicaciones del mundo real. Se darán más detalles en publicaciones científicas de seguimiento.
Estuve en este evento en Zúrich y me encantaría contarles más al respecto. Les contaré más al respecto, pero como dice Davide, los investigadores de la UZH están trabajando para publicar sus resultados, lo que significa que todos los detalles fascinantes sobre qué sucedió exactamente y por qué tendrán que esperar un poco hasta que tengan todo escrito correctamente. . Así que estad atentos, tendremos mucho más para vosotros sobre esto.
Fuente: https://spectrum.ieee.org/zurich-autonomous-drone-race
