科技生活| 無人機群同時飛易碰撞 軌跡規劃100%零意外

［星島綜合報道] 當多架無人機在同一空域工作時，例如是在一片玉米田上噴灑農藥，它們有可能相互碰撞。研究人員創建了一個軌跡規劃系統，使在同一空域一起工作的無人機總是選擇一條安全的前進道路。

為了幫助避免這些代價高昂的碰撞，麻省理工學院的研究人員在2020年提出了一個名為MADER的系統。這種多機軌跡規劃器使一組無人機能夠制定出最佳的、無碰撞的軌跡。每部無人機都會廣播它的軌跡，以便其他無人機知道它打算去哪裡。然後，在優化自己的軌跡時考慮對方的軌跡，以確保它們不會發生碰撞。

但是，當研究小組在真實的無人機上測試該系統時，他們發現，如果無人機沒有關於其夥伴軌跡的最新信息，它可能會無意中選擇一條導致碰撞的路徑。研究人員修改了他們的系統，現在正在推出Robust MADER，這是一個多機軌跡規劃器，即使它們之間出現通信延遲時也能生成無碰撞軌跡。

「MADER在模擬中效果很好，但它還沒有在硬件中測試過。因此，我們建造了一批無人機並開始飛行。無人機需要相互交談以分享軌跡，但是一旦你開始飛行，你很快就會意識到，總是有通信延遲，會引致一些故障，」航空和航天學研究生Kota Kondo說。

該算法包含了一個延遲檢查步驟，在此期間，無人機在致力於新的優化軌跡之前會等待一定的時間。如果它在延遲期間收到來自其他無人機的額外軌跡信息，它可能會放棄其新的軌跡並重新開始優化過程。

當Kondo和他的拍檔在模擬和真實無人機的飛行實驗中測試Robust MADER時，它在生成無碰撞軌跡方面達到了100%的成功率。雖然他們的無人機的飛行時間比採用其他方案的要慢一些，但其他方案都無法保證安全。

研究人員通過運行數百次模擬來測試這個新方案，其中他們人為地引入了通信延遲。在每次模擬中，Robust MADER都能100%成功地生成無碰撞軌跡，而所有的都會導致崩潰。

研究人員還建造了六架無人機和兩個空中障礙物，並在一個多機飛行環境中測試了Robust MADER。他們發現，使用原始版本的MADER會導致七次碰撞，但Robust MADER在任何硬件實驗中都沒有出現意外。

未來，Kondo和他的拍檔希望將Robust MADER放到戶外進行測試，那裡有許多障礙物和噪音類型會影響通信。他們還希望為無人機配備視覺傳感器，以便它們能夠檢測到其他代理或障礙物，預測它們的運動，並將這些信息納入軌跡優化。

圖片：MIT

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