Liberando o poder de enxames de drones inteligentes

A tecnologia permitirá que os drones respondam com fluidez às mudanças no ambiente

Por Laurie Fickman 713-743-8454

5 de junho de 2023

É uma noção de longa data, comprovada de fato, que os robôs são o instrumento perfeito para libertar os humanos de trabalhos monótonos, sujos e perigosos – os “3 Ds” na linguagem da indústria – com robôs voadores (drones) liderando o caminho.

À medida que os drones de baixo custo proliferam em todo o mundo, eles são encarregados de uma variedade de objetivos, incluindo sensoriamento remoto, consciência situacional, entrega de material e como retransmissores de comunicação. Coisas inebriantes, mesmo de natureza militar, levando à implantação não de um único drone por vez, mas sim de enxames de drones para concluir tarefas.

Mas como sua importância e números dispararam, sua mecânica de enxame permaneceu em grande parte adormecida. Embora agora seja possível pilotar um grande número de drones em sincronia, esses enxames são pré-programados por equipes de animadores e refinados com horas de simulações de computador.

Mas e se os próprios drones pudessem responder dinamicamente a obstáculos, veículos, predadores e enxames de insetos? É um conceito há muito dominado por pássaros voando em bandos e peixes nadando em cardumes.

“Esses movimentos não são pré-programados, mas são baseados em decisões locais de pássaros ou peixes individuais”, disse Aaron Becker, professor associado de engenharia elétrica e de computação, que está trabalhando para refinar algoritmos para aplicar essas mesmas teorias para desenvolver o controle coordenado de drones. enxames para melhorar sua entrega de serviços semelhantes a frotas. Seu trabalho é apoiado pelo compromisso de uma doação de US$ 1,7 milhão do Kostas Research Institute da Northeastern University, LLC.

A equipe de Becker inclui David Jackson, professor de engenharia elétrica e de computação; Julien Leclerc, professor assistente de pesquisa de engenharia elétrica e de computação; e Daniel Onofrei, professor associado de matemática.

“A maioria das pesquisas atuais sobre enxames segue o mesmo padrão e depende de computação off-line ou usa lógica baseada em regras simples, como 'não esbarre no vizinho enquanto segue o líder'. Os computadores são ótimos em cálculos rápidos e na implementação de táticas, mas os humanos podem se destacar na tomada de decisões estratégicas. Queremos combiná-los", disse Becker.

"Queremos que nossos enxames se comportem de maneira ideal, mas respondam com fluidez às mudanças no ambiente. Nosso objetivo é usar a computação em drones para tomar decisões inteligentes localmente, retransmitir essas informações ao computador do operador para fazer visualizações claras e permitir que o operador humano faça altas decisões de nível."

Dois cenários iniciais de aplicação serão estudados. O primeiro cenário é a detecção aérea de um incêndio florestal, onde o enxame de drones deve rastrear o fogo e retransmitir as comunicações aos bombeiros. O segundo cenário é para cobertura de segurança aérea de uma instalação comercial e campus. Os drones devem escoltar os veículos que entram e saem do campus, mas cada drone tem bateria de duração limitada e deve ser recarregado quando as baterias estiverem esgotadas.

Não é o primeiro rodeio de robôs de Becker. Com anos de experiência no estudo e desenvolvimento de robôs, Becker agora está usando sua experiência para aprimorar enxames de drones. No passado, ele trabalhou no controle de enormes enxames de robôs e na exploração de sistemas onde apenas algumas instruções eram necessárias para guiar grandes grupos de robôs para concluir tarefas.