Desatando el poder de los enjambres de drones inteligentes

La tecnología permitirá que los drones respondan con fluidez a los cambios en el entorno

Por Laurie Fickman 713-743-8454

5 de junio de 2023

Es una noción arraigada, de hecho probada, que los robots son el instrumento perfecto para liberar a los humanos de trabajos que son aburridos, sucios y peligrosos (las "3 D" en la industria hablan) con robots voladores (drones) a la cabeza.

A medida que los drones de bajo costo han proliferado en todo el mundo, se les asigna una variedad de objetivos, que incluyen la detección remota, la conciencia situacional, la entrega de materiales y como relés de comunicación. Cosas embriagadoras, incluso de naturaleza militar, que provocan el despliegue de no un solo dron a la vez, sino enjambres de drones para completar tareas.

Pero a medida que su importancia y número se han disparado, su mecánica de enjambre ha permanecido en gran parte inactiva. Si bien ahora es posible volar una gran cantidad de drones sincronizados, estos enjambres están preprogramados por equipos de animadores y se perfeccionan con horas de simulaciones por computadora.

Pero, ¿y si los mismos drones pudieran responder dinámicamente a obstáculos, vehículos, depredadores y enjambres de insectos? Es un concepto dominado hace mucho tiempo por las aves que vuelan en bandadas y los peces que nadan en cardúmenes.

"Estos movimientos no están preprogramados, sino que se basan en decisiones locales de aves o peces individuales", dijo Aaron Becker, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, que está trabajando para refinar algoritmos para aplicar esas mismas teorías para diseñar un control coordinado de drones. enjambres para mejorar su entrega de servicios similar a una flota. Su trabajo está respaldado por el compromiso de una subvención de $ 1,7 millones del Instituto de Investigación Kostas en la Universidad Northeastern, LLC.

El equipo de Becker incluye a David Jackson, profesor de ingeniería eléctrica e informática; Julien Leclerc, profesor asistente de investigación de ingeniería eléctrica e informática; y Daniel Onofrei, profesor asociado de matemáticas.

“La mayoría de la investigación actual sobre enjambres sigue el mismo patrón y se basa en el cálculo fuera de línea o utiliza una lógica simple basada en reglas como 'no tropieces con tu vecino mientras sigues al líder'. Las computadoras son excelentes para realizar cálculos rápidos e implementar tácticas, pero los humanos pueden sobresalir en la toma de decisiones estratégicas. Queremos combinar esto”, dijo Becker.

"Queremos que nuestros enjambres se comporten de manera óptima y respondan con fluidez a los cambios en el entorno. Nuestro objetivo es utilizar la computación en drones para tomar decisiones inteligentes localmente, transmitir esa información a la computadora del operador para hacer visualizaciones claras y permitir que el operador humano tome decisiones de alto nivel". decisiones de nivel".

Se estudiarán dos escenarios iniciales de aplicación. El primer escenario es la detección aérea de un incendio forestal, donde el enjambre de drones debe rastrear el fuego y transmitir las comunicaciones a los bomberos. El segundo escenario es para la cobertura de seguridad aérea de una instalación comercial y un campus. Los drones deben escoltar a los vehículos que ingresan y salen del campus, pero cada dron tiene una vida útil limitada de la batería y debe recargarse cuando las baterías se agotan.

No es el primer rodeo de robots de Becker. Con años de experiencia en el estudio y desarrollo de robots, Becker ahora está utilizando su experiencia para mejorar los enjambres de drones. En el pasado, trabajó en el control de enjambres masivos de robots y en la exploración de sistemas en los que solo se necesitaban un puñado de instrucciones para guiar a grandes grupos de robots a completar tareas.