Onbemande quadcopters leren in formatie te vliegen

Het Grasp-lab van de universiteit van Pennsylvania heeft kleine robothelikopters geleerd niet alleen autonoom, maar ook nog eens in formatie te vliegen. De onderzoekers gaven een demonstratie met een zwerm van twintig quadcopters.

De kleine helikopters met vier rotors lijken kleine versies van de Drone van Parrot, maar zijn een stuk kleiner en passen in de palm van een hand. Details over de zogeheten uav's zijn niet bekend, maar ze kunnen zeer precies worden aangestuurd en met hoge snelheid bewegen. Eerder werden de quadcopters al ingezet om in teamverband een toren te bouwen, en nu heeft het team van Penns Grasp Lab de heli's dus ook autonoom in formatie laten vliegen.

Medewerkers van het lab ontwikkelden een techniek om een zwerm van twintig robots in complexe driedimensionale patronen te laten bewegen en snel van patroon te laten wisselen. Obstakels kunnen daarbij automatisch worden ontweken en voor een demonstratie lieten de robotici een formatie quadcopters door een raam vliegen, om daarna de formatie te herstellen. Het is niet bekend hoe de uav's met elkaar communiceren.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (106)

[Maxonic]

Het ziet er leuk uit maar ik vraag me af of deze patronen vast geprogrammeerd zijn of dat een quadcopter ook daadwerkelijk kan reageren op onverwachte bewegingen van een naburige quadcopter. De getoonde bewegingen zouden in feite ook kunnen zonder echt slim op de omgeving te reageren. Juist of en hoe de quadcopters met elkaar communiceren is naar mijn mening dus interessant.

[GeoBeo]

De quadcopters communiceren zeer waarschijnlijk uberhaupt niet met elkaar. Deze demo lijkt heel indrukwekkend, maar alle regelsystemen zitten in een centrale computer waarvanuit de quadcopters aangestuurd worden. Nu vraag je je natuurlijk af hoe deze computer de positie dan weet van alle quadcopters; dat is immers de moeilijkheid in dit alles. Het antwoord zal je teleurstellen: ze hebben simpelweg motiontracking camera's neergezet, waarmee ze de absolute positie van iedere quadcopter ten alle tijde weten (let maar eens op de spots in de video). In andere woorden: dit werkt alleen in een heel duur, specifiek voor deze toepassing ingericht lab en eerlijk gezegd vind ik hier niet veel bijzonders aan. De relatieve en/of absolute positiebepaling zal buiten het lab op een compleet andere manier moeten; bijvoorbeeld GPS in combinatie met inertial navigation, maar hiermee haal je nooit de benodigde nauwkeurigheid, snelheid en betrouwbaarheid die je met deze labopstelling wel haalt.

[Fietsventje]

Klopt, de formatie's op zich zijn niet het bijzondere aan deze proefopstelling. De praktische toepasbaarheid is gering.

Wat wel indrukwekkend is, is de regeltechniek die erachter zit. De toestelletjes zullen geen eenvoudig dynamisch model hebben, vermoed ik, maar toch slagen ze erin om enkele hoogdynamische manoeuvers met een hoge nauwkeurigheid uit te voeren.

Dit filmpje oogt misschien minder spectaculair, maar toont wel véél meer technische hoogstandjes: http://www.youtube.com/wa...profilepage&v=MvRTALJp8DM

[Reactie gewijzigd door Fietsventje op 24 juli 2024 16:29]

[GeoBeo]

het dynamisch model van quadcopters is juist heel erg simpel (veel en veel simpeler dan gewone helicopters of vliegtuigen) en die dingen zijn super stabiel. De regelsystemen voor het stabiel houden van de quadcopters zijn zo simpel dat ze gewoon makkelijk in de microcontrollers op de quadcopters zelf passen. Het enige dat je van buitenaf doet (net als bij de Parrot overigens) is commando's sturen als: vooruit met x snelheid, stilstaan/zweven, strafen, roteren, etc

Anders gezegd: als je eenmaal de hardware hebt, typt een beetje elektro-dude in max 1 week het regelsysteem dat de quadcopter stabiel houd en kan besturen.

[Gunther.S]

het is wachten op de paper:
https://fling.seas.upenn....x.php?n=Main.Publications

[onok]

Mooi speelgoed dit. Soms gaat het trouwens nog wel eens mis:
(bloopers filmpje) http://www.youtube.com/user/TheDmel#p/u/6/TVrxvqYlCDs

[SunnieNL]

Ah een gedeelte van die bloopers herken ik wel van mijn Parrot

Valt mee dat ze hier niet laten zien hoe mooi zo'n ding zich volledig tegen het plafond kan zuigen (hoe dichter bij plafond hoe harder hij automatisch er naar toe vliegt -of zuigt eigenlijk-)

[PhoenixT]

Dat is het blooperfilmpje van een ander experiment. (wel van dezelfde Universiteit)

[carnelain]

Daaruit blijkt toch wel dat het niet helemaal gescript is.

[Anoniem: 175233]

Dat blijkt nergens uit... Kan ook gewoon zijn dat het gescript is, maar dat de nauwkeurigheid waarmee de robot het script volgt niet zo hoog is.

[pomp0m]

denk wel dat dit realtime is. als je de rest van de filmpjes kijkt zie je dynamische bewegende obstakels. dat is wel heel erg lastig timen met een vooraf geprogrammeerd script. denk dus dat het pad en actie een script is maar hij van het script mag afwijken om zich te kunnen manoeuvreren in een dynamisch bewegende wereld. (turbulentie is een goed voorbeeld) ik zie trouwens ook buiten de quadcopters een mooie toekomst. vooral in de cnc wereld waar ik werk. als je nou een machine hebt (bv kantrobot) dan loopt hij het programma af en als het fout gaat krijgt hij naderhand een noodstop (als de schade al gemaakt is). echter met dit systeem kan je de werkruimte en machines observeren en dynamisch laten spiegelen met het vooraf gemaakte programma wat dus storingen en crashes voorkomt.

[Anoniem: 278437]

Op zich is dit leuk, maar weet niet of dit 'nieuw' is. Hier een filmpje van vorig jaar uit unief van zurich waar de quadrocopters samen een dansje doen:

http://www.youtube.com/wa...ndex=3&feature=plpp_video

[hcmveerman]

Die cameras zijn motion tracking cameras van Vicon (http://www.vicon.com/products/cameras.html). De quads worden offline getrackt en een computer gebruikt de nodige algoritmes om de quads aan te sturen. Heel knap gedaan! De volgende stap is het nauwkeurig tracken aan boord van de quads zodat er ook buiten gevlogen kan worden zonder motion tracking cameras. Dit zijn trouwens ook nog gave filmpjes:

http://www.youtube.com/watch?v=MvRTALJp8DM
http://www.youtube.com/watch?v=W18Z3UnnS_0

[pomp0m]

denk dat meest van de proccesing door een centrale pc gedaan wordt die via rc dan op afstand die quadcopters bestuurd. als je kijkt naar de rest van de filmpjes kijkt zie je namenlijk de motion tracking camera settup van naturalpoint hangen aan het dak.

[TeXiCiTy]

En als je wat met (3d) vision speelt, verbaas je je er nog over hoeveel rekenkracht het vergt om met een beetje betrouwbaarheid en snel een omgeving te interpreteren. Kinect heeft niet voor niks een dedicated chip voor het een en ander dus lijkt mij ook vrij sterk dat ze alles op de quadcopters zelf berekenen.

Deze week is er trouwens ook een nieuwe versie van Point Cloud Library uitgebracht voor de die-hard devvers.

[Reactie gewijzigd door TeXiCiTy op 24 juli 2024 16:29]

[Droozle]

Eindelijk iemand die (ook) zijn ogen gebruikt. Matig, tweakers.net, dat jullie die camera's niet hebben zien hangen.

Overigens bevat de Kinect geen dedicated chip... (@reaktie)

[madmaxnl]

Ze hebben hiervoor gewoon scripts gebruik... Wat is hier dan zo speciaal aan ?

[Reactie gewijzigd door madmaxnl op 24 juli 2024 16:29]

[Anoniem: 174991]

Voor het Apollo project is brandstof gebruikt, wat is daar zo speciaal aan?
Voor de drie-kloven dam is beton gebruikt, wat is daar zo speciaal aan?

[Anoniem: 175233]

Doe niet zo idioot.

Het formatie vliegen van deze quadcopters is alleen bijzonder wanneer ze dat doen op basis van hun eigen waarnemingen, en dan hun positie innemen.

Wanneer ze echter gewoon naar de positie gaan die door een centrale regelunit wordt aangeduid, dan is het totaal niet bijzonder.

[To_Tall]

als jij het na doet ben je knap. en kan je een hoop geld in je uppie gaan verdienen..

Er worden hier weer meer mogelijkheden getoond voor bepaalde apparatuur e.d. met andere worden... technieken en algoritme die nu worden toegepast in het klein kunnen later toegepast worden in het groot. voor diverse taken.. zoals redings actie's op zee.. stuur 4 helikoters de lucht in of 20 uav's die allemaal een eigen patroon hebben voor het vliegen en eerder een drenkeling kjunnen vinden..

Of zo'n klein chopertje.. in het cruise schip dat bij italie is vergaan.. misschien hadden er wel meer mensen geret kunnen worden!!

[madmaxnl]

Zo speciaal is het nu ook weer niet, als ik kijk naar wat mijn oude HAVO en Atheneum collegae konden doen met wat simpele Lego robotjes...

[dcm360]

Programmeer dan maar eens een berg van die LEGO-robotjes om een 8-vorm te gaan rijden als dat de botjes in deze demo vliegen. Mocht je het dan nog simpel vinden, dan geef ik je misschien gelijk dat het niet echt speciaal is. Ondanks dat dit er simpel uitziet vereist het toch een hoge mate van interactie tussen verschillende individuen, en dat is voor computers veel lastiger dan voor mensen.

[Anoniem: 175233]

Als jij de positie van de robots kan meten via een camera in het plafond, en dan aan iedere robot de richting en snelheid kan programmeren, dan is zo'n 8-vorm super simpel! Het zit er bijzonder uit, maar het stelt helemaal niets voor, en kun je dat inderdaad ook in een uurtje met je lego doen.

Pas wanneer die robot dit zelf doen, zonder sturing van buiten, is het bijzonder.

[phonixor]

ik weet het niet zeker, maar die dingen hadden 2 led lampjes, ik neem hier aan dat ze die gebruiken om elkaar te zien...
als dat het is ipv, gewoon een gescripted vliegprogramma... dan is het extra cool

[Navi]

Inderdaad, ziet er mooi uit allemaal hoor, maar is dit nu echt zo bijzonder?

[Anoniem: 284985]

Erg netjes, weten deze quadcopters echt wat de afstand is t.o.v objecten terwijl ze vliegen of is het gewoon een pre-set flight path? De formaties en figure of eight zagen er wel heel erg vloeiend uit waardoor ik twijfel of dit nu echt volledig autonoom is.

Ook het feit dat er zeer weinig tot geen vertraging is tussen de verschillende quadcopters en hun georganiseerde bewegingen. Gaan de afstandsberekeningen per quadcopter zo snel?

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 284985 op 24 juli 2024 16:29]

[Gunther.S]

het kan ook dat ze een redelijk goed dynamisch model hebben van hun quadrotors, en op voorhand de paden optimaliseren met een bepaald algoritme; is nog ietsje anders dan zelf de paden te scripten.

het algoritme en op welke manier ze de taken specifieren, is dan hetgeen wat belangrijk is

[BertusB404]

Ik kan je het antwoord niet geven, maar wel heb ik ergens filmpjes gezien van quadcopters die dmv radar/ultrasoon ruimtes konden mappen in 3d, en tevens bewegende objecten konden volgen.

Ik kan me voorstellen dat het dan slechts aanpassingen zijn om quads in formatie te laten vliegen.

[_ferry_]

Erg vet! Enige wat ik mij dan wel meteen afvraag is of dat de quadcopters nou zo intelligent zijn, of er gewoon heel veel tijd is gestoken in het juist programmeren, waardoor ze in dit filmpje foutloos rondvliegen. Bijvoorbeeld met dat 8-figuur, het is net alsof ze elkaar mooi ontwijken, maar het kan ook gewoon software zijn die mooi van tevoren heeft uitgerekend hoe ze moeten vliegen, met welke afstand, en welke snelheid, om niet met elkaar in aanraking te komen.
Ofwel: zijn de quadcopters intelligent, of de programmeurs

[Dramatic]

Dat krijg je niet 123 zo precies getimed. dan zou je echt honderden keren moeten proberen en telkens weer repareren.

[Bensimpel]

Veel tijd, kijk maar eens naar de fails

http://www.youtube.com/wa...rxvqYlCDs&feature=related

[TehM1ZZL3]

Wow dit is echt een interessante ontwikkeling. Als ze dit in de toekomst met echte helikopters kunnen toepassen zou dit echt heel gaaf zijn. Vraag me wel af in hoeverre er geen bugs in zitten als ze interfereren met elkaar en eentje raakt beschadigd hoe de rest zich hersteld.

[shoney24]

Wat dacht je van vliegvelden waar dit soort systemen passief meehelpen om botsingen e.d. te voorkomen?

Of nog verder vooruitgedacht, geinstalleerd in auto's om snelwegen efficienter te maken? Op dat punt kan je nog wel even doorgaan, wie vult mijn aan?

[herbalx]

Sterker nog, ik heb documantaires gezien waarin ze werken aan quadcopters waar mensen in kunnen vliegen, één van de op te lossen problemen was het voorkomen van botsingen. Dit project zal daar mooi aan bij kunnen dragen !

[shoney24]

Daar zat ik idd ook aan te denken. Zeker ook omdat ze in 3 dimensies gestuurd kunnen worden en ook op elkaar reageren.. Erg knap naar mijn mening.

[jecede]

dat betwijfel ik. Zo te zien lijkt het me dat ze motion capturing gebruiken voor de positiebepaling. met zulke precieze data lijkt het me een stuk makkelijker om botsingen te voorkomen dan via radar of andere sensoren.

[Gé Brander]

En dan wordt je toch misselijk van al die uitwijk acties

[Hengst]

Ik ben benieuwd of deze technologie ook ingezet kan worden om auto's zelf te laten rijden op de snelweg. De formatie in de file is een stuk simpeler. Maar de acht lijkt ook wel op in en uitvoegen dus ook die complexe beweging kunnen ze nadoen.

[JayZer]

Dus jij bent een van die apen die zorgt dat dit nu juist niet kan.
Als je nu eens wat meer afstand zou nemen tot je voorganger dan hoef je niet te wachten en kun je wel gewoon rijden. Het is nu juist door mensen zoals jij die op de rem gaan, omdat ze er te kort opzitten. 1-2 meter is erg weinig speling waarbij er geen ruimte is voor snelheidsverschil, zodat er iemand zal moeten remmen, omdat die net wat harder optrekt.

Dit zul je niet hebben als he 3-4 meter afstand bewaard. Omdat je ruimte hebt om je snelheid te corrigeren middels het gas los te laten.
Misschien is dat systeem nog niet zo slecht voor je.

Maar ik zou dit systeem toch niet willen in mijn auto en al helemaal niet op mijn motor.
Lang leve de vrijheid om door het verkeerd te rijden op eigen snelheid

[Reactie gewijzigd door JayZer op 24 juli 2024 16:29]

[nl-chrs]

Sygys heeft toch wel gelijk,

Ik snap het punt van JayZer, maar in theorie is het wel waar dat iedereen gewoon gas moet geven als het stoplicht groen wordt en de eerste auto begint te rijden.

Wel meegemaakt dat het wel goed ging, dan kunnen er 4x meer auto's door heen.

[nl-chrs]

Dit is allemaal te doseren met het koppelings pendaal en met het gaspendaal

[Flozem]

Of games, waarbij de afzonderlijke vliegtuigjes in een formatie niet tegen elkaar of de omgeving aanknallen...

*kuch* X3 Terran conflict *kuch*