Neural-Fly puede ayudar a los drones a volar a través de cielos ventosos

Lidiar con el viento es parte de volar por el aire. Los vientos cruzados pueden representar un desafío para que los pilotos los superen cuando traen sus aviones para aterrizar, o en un nivel más pequeño, una ráfaga puede empujar un dron alrededor de su pequeña sección de espacio aéreo.

Para dar a los drones una mejor maniobrabilidad cuando vuelan con el viento, un equipo de ingenieros de CalTech ha desarrollado una red neuronal profunda, una herramienta de inteligencia artificial, para permitir que un dron sea ágil en presencia de aire soplado. en un videolos investigadores muestran un dron cuadricóptero que, gracias a este software, puede realizar maniobras en forma de ocho y volar a través de una puerta pequeña, todo en presencia de vi ento de 27 mph en un túnel de viento.

Los científicos primero tuvieron que recopilar datos para poder entrenar una red neuronal a fin de hacer que la máquina voladora realizara las acrobacias. No tomó mucho: solo 12 minutos de tiempo de vuelo. “Son muy pocos datos”, reflexiona Michael O’Connell, estudiante graduado en el departamento aeroespacial de CalTech y uno de los autores de un nuevo estudio describiendo el trabajo publicado el miércoles en la revista ciencia robótica. Este trabajo impulsado por IA se llama Neural-Flyy sigue otro trabajo similar llamado Módulo de aterrizaje neuronal y Enjambre neuronal.

Durante el entrenamiento para este último experimento de Neural-Fly, el dron voló en un túnel de viento en presencia de seis velocidades de viento diferentes, siendo 13,4 mph la más rápida. “Básicamente le enseñamos al dron, ‘Así es como se ve cuando te golpea un viento de 5 mph, viento de 10 mph’”, dice O’Connell. “El dron puede aprender cómo se ve el viento, y luego, cuando vamos a volar nuestra trayectoria de prueba en forma de ocho, usa esa experiencia y dice: ‘Ya he visto esto antes’”.

A partir de esos datos, el equipo creó la red neuronal profunda que luego permitió que su máquina voladora fuera hábil para realizar maniobras en el mismo túnel de viento, como atravesar una puerta en forma de ocho o atravesar dos puertas en forma de elipse. La velocidad que experimentó el dron en las pruebas fue más rápida que la que había encontrado en el entrenamiento: alrededor de 27 millas por hora. Esa es la velocidad máxima del viento que este túnel de viento podría producir, señala Guanya Shi, otro autor del artículo y estudiante de posgrado en CalTech. Además de necesitar solo una pequeña cantidad de datos, el software se ejecuta solo en una Raspberry Pi, un equipo informático económico.

Soon-Jo Chung, profesor de sistemas aeroespaciales y de control y dinámica en CalTech, y coautor del mismo artículo, dice que la tasa de errores que ven con el nuevo sistema es entre 2,5 y 4 veces mejor cuando se compara con el “estado actual del sistema”. tecnología de última generación para un vuelo preciso de drones. La red neuronal profunda que vuela el dron también tiene un “control adaptativo”, señala Chung, y lo llama un “método innovador”. Esto significa que la IA puede responder de manera adaptativa a lo que sucede en tiempo real con el viento.

Chung ve aplicaciones para este sistema de aprendizaje automático cuando se trata de un futuro en el que nuestros cielos podrían estar llenos de más drones. Compañías como FedEx están considerando el uso de drones grandes para ayudar a mover paquetes de un lugar a otro, y Wing, propiedad de Alphabet, está entregando bienes de consumo a través de pequeños drones en Texas. Mientras tanto, otras empresas están trabajando en máquinas voladoras eléctricas que pueden transportar humanos: estos son taxis aéreos que pueden despegar y aterrizar verticalmente. Los planes para estos van desde naves diseñadas para volar de forma autónoma con un pasajero a bordo, hasta las que actualmente se planean con pilotos humanos.

Los drones que necesitan tener una “garantía de seguridad máxima” podrían beneficiarse de un software como este, dice Chung. “Obviamente, el último ejemplo son los autos voladores, porque tienen que transportar pasajeros humanos”.

“Con suerte, estamos creando ese futuro en el que podemos tener vehículos no tripulados seguros que puedan sobrevivir potencialmente a cualquier condición de viento: tornados, huracanes y tormentas fuertes”, agrega Chung. “No puedo decir que podamos lograr eso de inmediato usando nuestro Neural-Fly, pero estamos dando un gran paso hacia ese objetivo”.

Después de todo, ya sea que el dron transporte paquetes o personas, debe aterrizar de manera segura en su plataforma, incluso si el viento sopla de manera impredecible. Sin la promesa de un aterrizaje seguro, es posible que la misión deba cancelarse antes de que despegue, o que la máquina voladora se desvíe a una ubicación diferente si ya está zumbando en el aire.

Mire un breve video sobre la tecnología, a continuación:

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