De vliegende robots, drones genaamd, werden gebruikt in een dramatische lichtshow voor de openingsceremonie van de Olympische Spelen in Zuid-Korea. het uitvoeren van uitgebreide routines die mensen van tevoren hadden geprogrammeerd. Andere drones worden bestuurd met een afstandsbediening, variërend van goedkope speelgoedversies tot de geavanceerde apparaten die in het leger worden gebruikt.

In een laboratorium van de Universiteit van Pennsylvania, ingenieurs hebben nu iets heel anders geproduceerd:"zwermen" drones die zelfstandig kunnen navigeren.

Stel je een brandweerploeg voor buiten een brandend gebouw, niet kunnen zeggen of er vloeren zijn ingestort. Of stel je een nucleair ongeval voor dat te gevaarlijk is voor mensen om van dichtbij te onderzoeken. In de niet al te verre toekomst, een groep van deze drones zou in plaats daarvan de klus kunnen klaren, zeggen de ingenieurs van Penn.

Dergelijke apparaten kunnen als groep werken om een ​​groot gebied te verkennen, het vastleggen van beelden en andere gegevens die hulpdiensten zouden helpen bij het plannen van de volgende stap - vanaf een veilige afstand - zei teamleider Vijay Kumar, die ook decaan is van Penns technische school.

"De robots praten in principe met elkaar, ' zei hij. 'Ze weten allemaal waar ze heen gaan. Ze kunnen algoritmen op hoog niveau gebruiken om zichzelf op complexe manieren te verspreiden om taken op te lossen."

De apparaten nemen hun omgeving waar door middel van camera's aan boord en "traagheidsmetingseenheden - dezelfde technologie die in smartphones wordt gebruikt om te bepalen wanneer het scherm op deze manier of dat wordt gekanteld. Het computerbrein dat op elke drone was gemonteerd, kwam ook van een smartphone - gemaakt door Qualcomm , die het onderzoek samen met het Pentagon en de National Science Foundation financierde.

"Het is een smartphone zonder hoesje, " zei Penn-onderzoeker Giuseppe Loianno.

Loianno zei dat hij het exacte financieringsbedrag voor het project niet kon vrijgeven. maar het is veilig om te zeggen dat het in de miljoenen loopt. Penn's roboticalab heeft andere subsidies ontvangen voor gerelateerde projecten met de drones, inclusief een uitgave van $ 27 miljoen van het onderzoekslaboratorium van het Amerikaanse leger.

Loianno en collega Aaron Weinstein, die in 2017 een bachelor-ingenieursdiploma van Penn behaalde en deel blijft uitmaken van het team, liet onlangs vier van de vliegende robots zien in het Pennovation Center van de universiteit.

Met behulp van een laptopcomputer, Weinstein gaf een reeks algemene commando's aan de drones - vorm een ​​rechte lijn, een diamant, een diagonaal - laat dan de elektronische bijenkorf de rest uitzoeken.

De vier robots rezen als één op, hun kleine propellers wervelden zo snel dat ze een muzikaal gezoem produceerden, een noot dicht bij een fis.

collectief, ze bepaalden wie van hen een bepaalde plek in elke formatie zou innemen, met behulp van een algoritme om de meest efficiënte route te vinden vanaf waar de apparaten vlak daarvoor zweefden.

Het onderzoek, die later dit jaar op een conferentie zal worden gepresenteerd, trekt een bericht. Een fan is Larry Matthies, een senior onderzoeker bij NASA's Jet Propulsion Laboratory aan het California Institute of Technology.

"De groep van Vijay is een van de wereldleiders op dit gebied, " zei Matthijs, een computer vision-expert die werkte aan de Mars Exploration Rover- en Pathfinder-missies.

De drones zijn gemaakt door het in San Diego gevestigde Qualcomm en aangepast door het Penn-team. Een groot verkoopargument van de apparaten is hun uiterste precisie.

De Intel-drones die voor de Olympische ceremonie werden gebruikt, vertrouwden op GPS-signalen om hun positie te bepalen - een technologie die binnen een paar meter in elke richting goed is. Maar de Penn-drones kunnen binnen een paar centimeter zien waar ze zijn, zeiden de ingenieurs. Weinstein, Loianno, en collega Adam Cho aarzelde niet om voor een foto te poseren terwijl de apparaten in formatie over hun hoofd zweefden.

En in tegenstelling tot drones die afhankelijk zijn van satellietsignalen, de Penn-drones kunnen binnenshuis navigeren.

De sleutel is de ingebouwde camera's in combinatie met wat gelikte software. Gegeven een bekend startpunt, een drone handhaaft een lopende fix op zijn positie op basis van hoe het beeld van de camera van de grond eronder van de ene fractie van een seconde naar de andere verandert.

Het werkt zelfs als het referentiekader van de camera het chaotische ontwerp op de vloertegels van het Pennovation Center is - een wirwar van beige kronkels tegen een donkergrijze achtergrond, zonder duidelijk patroon.

Het gebouw, verscholen in een bocht van de Schuylkill in een wijk in Philadelphia genaamd Forgotten Bottom, op de grens tussen onderzoek en commercie, het hosten van zowel academische laboratoria als startende ondernemingen. Qualcomm, het draadloze bedrijf dat Kumar's drone-onderzoek hielp financieren, heeft daar ook projecten lopen.

Sommige functies van de Penn-drones zijn nog in ontwikkeling, zoals hoe ze afbeeldingen zouden opslaan en een kaart van een onbekende omgeving zouden maken. In het geval van een nucleair ongeval, de drones zouden ook moeten omgaan met straling, die de draadloze communicatie kunnen verstoren.

Naast het zelfstandig navigeren, de drones zijn uitwisselbaar, in staat om zich aan te passen en nieuwe verantwoordelijkheden op zich te nemen in het geval dat leden tijdens een missie het begeven.

Wat dat betreft, Kumar zei, hun prestaties waren als die van de Super Bowl-kampioen Eagles, die met succes een reeks back-upspelers in hoofdrollen heeft geduwd.

"We kijken naar iets dat inherent veerkrachtig is, " zei hij eerder deze maand over de drones, nog steeds hees van het vieren op Broad Street op de avond van de grote overwinning. "Die term wordt ook gebruikt om de Eagles te beschrijven."

Ten slotte, het voetbalteam werd dit seizoen geprezen om zijn "zwermende" verdediging.

Maar in tegenstelling tot de Eagles, de drones zouden kunnen worden geproduceerd voor ongeveer $ 1, 000 per stuk, zei Kumar. Tot dusver, het Penn-team heeft zwermen gedemonstreerd met maximaal 12 drones, en Loianno zei dat er geen reden is dat ze 100 niet kunnen doen.

©2018 The Philadelphia Inquirer
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.