Najmniejszy inteligentny dron i samodzielna robomucha: to lata już dzisiaj

Drony są dziś dostępne w wielu rozmiarach, ale w porównaniu dolatających zwierząt są to rozmiary raczej większe. Zbudowaniemałych latających maszyn jest po prostu ekstremalnie trudne. Śmigłaponiżej pewnego rozmiaru nie mają sensu, akumulatory są ciężkie,a gdzie tu jeszcze pomieścić sterowanie? Coś jednak trzeba zrobić,zapotrzebowanie na małe drony jest ogromne – chce ich nie tylkowojsko czy służby wywiadowcze, ale też ratownicy i projektancisystemów przemysłowych nowej generacji, którym marzą się chmuryniewielkich latających sensorów. W tym tygodniu doszło dozaprezentowania dwóch modeli dronów, które w jakimś stopniu tepragnienia spełniają.

Pierwszy model, to konstrukcja klasyczna – miniaturowykwadrokopter z czterema symetrycznie osadzonymi śmigłami unoszącymiznajdującą się pośrodku platformę. Waży jednak ten dronzaledwie 27 gramów i mieści się na dłoni. To znana, komercyjnakonstrukcja, Crazyflie 2.0, który na Amazonie można kupić za 180dolarów. Co więc w tym dronie takiego niezwykłego? Otóż udałosię uczynić go samosterownym. To pierwszy tak mały dron, którymoże latać bez ludzkiej kontroli, sterowany przez splotową siećneuronową.

Sieć ta nosi nazwę DroNet i jest w stanie przetworzyć obraz zkamery z szybkością do nawet 20 klatek na sekundę. Na podstawietego obrazu steruje kierunkiem lotu, unikając zderzeń zprzeszkodami. Wyćwiczono ją na tysiącach obrazów zrobionych narowerach i samochodach jeżdżących po ulicach. Ale conajważniejsze, sieć ta działa na czipie zamontowanym w samymdronie.

DroNet zaczął bowiem swoją historię na zwykłym pececie, złączem radiowym do sporego komercyjnego drona Parrot Bebop 2.0.Teraz działa na miniaturowej platformie PULP (Parallel Ultra LowPower), zapewniając dronowi całkowitą autonomiczność. Coszczególnie warte uwagi, sercem PULP jest procesor GAP8,wykorzystujący osiem rdzeni nie w architekturze ARM, jak można bybyło sądzić, ale innowacyjnej RISC-V. Wydajność przetwarzaniaobrazu spadła do 12 klatek na sekundę, ale to wystarczy, by dronbezpiecznie poruszał się w powietrzu z szybkością nawet 4 m/s.Ważne jest to, że w trakcie pracy system sterowania dronem niezużywa więcej niż 94 mW, to mniej niż wykorzystywany do zdalnegosterowania układ radiowy.

Szczegółowe informacje o tej konstrukcji znajdziecie w artykulept. *Ultra Low Power Deep-Learning-powered Autonomous Nano *Drones.Jego autorami są szwajcarscy informatycy: Daniele Palossi,Antonio Loquercio, Francesco Conti, Eric Flamand, Davide Scaramuzza iLuca Benini.

CrazyFlie 2.0 sterowany przez DroNet jest olbrzymem w porównaniudo tego maleństwa. Wreszcie udało się zbudować pierwszegorobotycznego insekta, który lata bez uwięzi.

Wszystkie dotychczasowe konstrukcje w tej skali były przywiązanedo uwięzi, kabla zapewniającego im zasilanie i sterowanie. Były poprostu za małe i za słabe, by unieść swoje baterie czy modułsterujący. Dron o nazwie RoboFly jest pierwszym, który z uwięzisię zerwał. A nazwa ie jest tu przenośnią jak w przypadkuopisanego wyżej drona. Nikt tu nie próbował już sił ze śmigłami,robotyczna „mucha” lata trzepocząc skrzydłami. Może „lata”to za mocne słowo, ale te krótkie wzloty można porównać dowzlotów-skoków pierwszych samolotów.

RoboFly nie ma własnej baterii, zawiera za to własnąelektronikę sterującą. Energię dostarcza do jego ogniwafotowoltaicznego wiązka światła laserowego. Uzyskane na ogniwienapięcie 7 V nie wystarczy by unieść się w powietrzu, alebadaczom udało się zbudować transformator, który zwiększanapięcie do 240 V na czas ruchu skrzydłami, sterowanego przezwbudowany mikrokontroler.

Oczywiście mucha jest wciąż ślepa, trudno tu oczekiwaćkamery, nie mówiąc o jakiejś inteligencji, całość waży tyle cowykałaczka. Potrafi też jedynie wzlatywać i lądować.Konstruktorzy wierzą jednak, że w przyszłości będą w stanieprowadzić ją na laserowym promieniu, a później dojdą do etapugromadzenia energii z fal radiowych. Wówczas takie robotyczne muchystaną się czymś więcej niż tylko zabawkami – mogą byćnajmniejszymi końcówkami Internetu Rzeczy. Z dobrym sterowaniem,zapewnianym przez np. przyszłe wersje DroNetu, będą mogłysamodzielnie krążyć po świecie… i mieć nas wszystkich na oku.

RoboMucha zostanie zaprezentowana już w przyszłym tygodniu naMiędzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyzacji w Brisbane wAustralii. Jej twórcamisą amerykańscy inżynierowie z University of Washington: YogeshChukewad, Sawyer Fuller, Shyam Gollakota, Vikram Iyer oraz JohannesJames.