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Il quadrotor autonomo open source e hardware aperto vola veloce ed evita gli ostacoli

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Credito: gruppo di robotica e percezione

Un team di ricercatori dell’Università di Zurigo ha sviluppato un drone quadrirotore altamente agile in grado di evitare gli ostacoli ed eseguire il tracciamento della traiettoria. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza Roboticail gruppo descrive come hanno progettato il loro drone, cosa ci hanno messo dentro e come ha funzionato bene durante il test.

I droni Quadrotor possono essere volatori molto agili, soprattutto quando hanno un pilota umano che guida i loro movimenti. I quadrirotori autonomi, d’altra parte, hanno sofferto di problemi di agilità, in particolare quando si viaggia ad alta velocità. In questo nuovo sforzo, il team in Svizzera ha migliorato l’agilità di un drone quadrotor con il loro nuovo design costruito utilizzando una varietà di tecnologie.

Il nuovo design prevedeva l’aggiunta di sensori di visione a bordo, sistemi di monitoraggio per il controllo del volo e una miriade di altri componenti volti a migliorare la capacità del drone di ricevere ed elaborare le informazioni di volo in tempo reale. Hanno anche aggiunto un modulo AI avanzato, NVIDIA Jetson TX2, in grado di svolgere attività complesse supportando l’hardware del drone abbastanza rapidamente da consentire un volo agile e fluido.

I ricercatori hanno testato il loro drone in un’ampia gamma di voli, da quelli lenti e costanti, a quelli a piena velocità, per evitare gli ostacoli. Hanno trovato il loro drone in grado di mantenere l’agilità a velocità comprese tra 50 e 70 km/h. Hanno anche scoperto che potrebbe condurre il monitoraggio della traiettoria di motion capture, in cui il drone osserva continuamente la sua posizione nell’aria e aggiunge istanze temporali per mostrare dove si trova e quando. Ne hanno anche testato l’uso nelle simulazioni di realtà virtuale. E hanno anche notato che il sistema è stato in grado di apprendere mentre andava e per questo le sue prestazioni sono migliorate nel tempo.

Esaminando i risultati dei loro test, i ricercatori hanno scoperto che il loro drone ha superato gli altri sistemi sia in termini di agilità che di rilevamento ed evitamento degli ostacoli. Suggeriscono che le sue prestazioni lo aumentino al punto che potrebbe essere utilizzato per missioni nel mondo reale sensibili al tempo, come operazioni di ricerca e salvataggio e forse la consegna di merci. Il team ha anche reso open source sia il software che l’hardware, consentendo a chiunque desideri utilizzare il loro design di farlo.

Il quadrotor autonomo open source e hardware aperto vola veloce ed evita gli ostacoli

La piattaforma software Agilicious e la piattaforma hardware quadrotor sono su misura per il volo agile, mentre sono dotate di potenti capacità di elaborazione a bordo tramite una NVIDIA Jetson TX2. Il versatile supporto per sensore consente la prototipazione rapida con un’ampia serie di sensori per fotocamere monoculari o stereo. Come caratteristica chiave, il software di Agilicious è costruito in modo modulare, consentendo una rapida prototipazione del software nella simulazione e una transizione senza interruzioni agli esperimenti nel mondo reale. L’Agilicious Pilot racchiude tutta la logica richiesta per il volo agile mentre espone un ricco set di interfacce all’utente, dai comandi di posa di alto livello ai comandi motori diretti. Lo stack software può essere utilizzato insieme a un simulatore modulare personalizzato che supporta un’aerodinamica altamente accurata basata su BEM o con RotorS, hardware-in-the-loop e motori di rendering come Flightmare. L’implementazione sulla piattaforma fisica richiede solo la selezione di un bridge diverso e di uno stimatore compatibile con i sensori. Credito: Scienza Robotica (2022). DOI: 10.1126/scirobotics.abl6259


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