Новий безпілотник Массачусетського технологічного інституту може ширяти, як квадрокоптер, і парити, як літак

Чи то в науково-фантастичних фільмах, чи то згідно з повідомленнями про спостереження громадськості, про так звані літаючі тарілки постійно говорять, що вони володіють надзвичайним ступенем маневреності. Однієї миті вони можуть зависати, наступної – стрімко рухатися вертикально, а ще наступної – мчати горизонтально, як реактивний літак. Це рух, який кричить “інопланетна присутність”, тому що, відверто кажучи, жоден наземний транспортний засіб не здатний на такі подвиги.

• Вирішення проблеми
• Побудувати власний дрон

Звісно, саме таке завдання поставили перед собою дослідники з відомої Лабораторії комп’ютерних наук та штучного інтелекту (CSAIL) Массачусетського технологічного інституту (MIT). Вони розробили новий тип безпілотника, який може перетворюватися з ширяння, як звичайний квадрокоптер, на наліт і ковзання, як літак. Таким чином, вони, можливо, вирішили одну з найбільших проблем, які існують з сучасними безпілотними літальними апаратами.

“Ми розробили спосіб, за допомогою якого люди можуть проектувати і створювати свої власні безпілотники, які мають ротори, але також мають крила, що дозволяють їм літати як літаки”, – розповів Digital Trends аспірант MIT CSAIL Цзе Сюй, який очолив проект. “Це дозволяє їм злітати і приземлятися вертикально, як традиційні мультикоптери, але літати швидше і потенційно мати можливість нести більшу вагу під час польоту”.

Вирішення проблеми

Група CSAIL Массачусетського технологічного інституту не вперше береться за вирішення подібних завдань. З тих пір, як дрони вперше з’явилися на сцені, інші дослідники намагалися створити подібні “гібридні” дрони, хоча жодному з них не вдалося вирішити це завдання до загального задоволення. Виявляється, що взяти дві надзвичайно складні динаміки польоту – одна з яких пов’язана з роторами, а інша з крилами – і змусити їх гармонійно працювати разом досить складно. І хоча проектування таких безпілотників можливе, керувати ними далеко не просто.

Тому інженери, які намагаються досягти цього, зазвичай будують свої експериментальні безпілотники з двома системами керування, що перемикаються. Одна з них використовується для керування в режимі зависання, а інша – для горизонтального ковзання, як у літака. Кожна з них керується окремо. Це не лише ускладнює керування готовим безпілотником, але й робить його проектування дорогим, трудомістким і складним для легкого перенесення на інші конструкції і розміри безпілотників. (Ось чому переважна більшість дронів, які є на ринку, поділяються на окремі категорії літальних апаратів з фіксованим крилом і багатогвинтових).

Гібридні дрони: Дрони, які можуть ширяти як гелікоптери і літати як літаки

Підхід Массачусетського технологічного інституту являє собою перспективний шлях вперед. Він дозволяє розробляти безпілотники різних розмірів і форм, здатні легко перемикатися між режимами ширяння і ковзання – і все це за допомогою одного контролера.

“Нашій системі не потрібно зберігати будь-які конкретні режими для ширяння або ковзання, і вона може перемикатися між цими двома діями, просто оновлюючи цільову швидкість безпілотника”, – продовжив Цзе Сюй. “Ми зробили це за допомогою нейронних мереж, щоб мати змогу розробити дизайн контролера практично для будь-якого безпілотника, який ви захочете спроектувати. Важливо, що це працює для реальних моделей без будь-якого додаткового процесу налаштування параметрів, що допомагає подолати розрив між безпілотниками, які працюють у віртуальній симуляції, і тими, які можуть бути виготовлені для роботи в реальному середовищі”.

Для створення свого розумного дрона дослідники використовували навчання з підкріпленням, тип машинного навчання, в якому агенти ШІ навчаються діяти в середовищі, яке максимізує певну винагороду. Здатність розумно реагувати на такі показники, як швидкість цілі, означає, що дрон MIT може адаптуватися до різних ситуацій без необхідності ручного перемикання між режимами польоту. Як пишуть дослідники в документі, що описує роботу, “нашому контролеру не потрібно розрізняти режими роботи коптера і польоту або явно займатися переходом між режимами. Наприклад, контролер буде автоматично орієнтувати гібридний БПЛА з хвостовим сидінням виключно на основі вхідної швидкості – він встановить його в режим орієнтації коптера для менших швидкостей і в режим орієнтації на літак для більших швидкостей”.

Побудувати власний дрон

Проте, як би це все не було вражаюче, які шанси на те, що це призведе до збільшення кількості споживчих дронів, які можуть запропонувати подібну функціональність? Насправді, досить непогані. Система MIT CSAIL є не тільки “режимно-вільною”, але й такою, яку команда описує як “модельно-агностичну”. Це означає, що одна і та ж нейронна мережа і алгоритм навчання виявляється ефективною в дуже різних конфігураціях безпілотників.

Як наслідок, не потрібно буде переробляти системи управління для кожного окремого розробленого безпілотника. В рамках роботи команда інтегрувала свою технологію в програму САПР, яка дозволяє користувачам вибирати і поєднувати різні частини безпілотника для розробки індивідуальних безпілотників.

“Ми сподіваємося, що це те, що зробить гібридні дрони доступними для всіх, хто хоче їх використовувати, від звичайних людей до компаній, які розробляють споживчі дрони”, – продовжив Сюй. “Навіть той, хто не є експертом в дизайні, зможе розробити дизайн дрона, почекати пару годин, поки система розрахує його контролер, а потім зможе піти з готовим до польоту дроном”.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте робота-пітчера, який змінює правила гри і може ідеально імітувати будь-який людський кидок
• Підключений до 4G дрон Anafi Ai від Parrot – це автомобіль Google Maps у небі
• Ось що, на думку штучного інтелекту, який аналізує тренди, стане наступною великою подією в технологіях
• Перший безпілотник Sony, Airpeak S1, розганяється до 55 миль/год всього за 3,5 секунди
• Найкращі відео з FPV дронів усіх часів

Source: digitaltrends.com