Najprawdopodobniej widziałeś roje dronów w akcji, ponieważ były używane na różnych imprezach, takich jak igrzyska olimpijskie, Super Bowl i tak dalej. We wszystkich tych wydarzeniach roje dronów zapewniały kolorową rozrywkę, która hipnotyzowała tłum. Jeśli interesują Cię roje dronów i chcesz wiedzieć, jak działają, dobrze trafiłeś.
Roje dronów są tworzone przez złożone algorytmy oraz przez włączenie kamer pokładowych i czujników zbliżeniowych do poszczególnych dronów. Nadal trwają prace, ale możesz spodziewać się, że w niedalekiej przyszłości pojawią się drony, które będą działać jako rój po wyjęciu z pudełka.
Roje dronów są wykorzystywane na całym świecie do rozrywki. Być może pamiętasz setki dronów, które latały nad nocnym niebem w Disney World w 2016 roku i były choreografowane do muzyki śpiewanej podczas pokazu „Starbright Holidays”. W 2017 roku roje dronów pojawiły się w ramach występu na żywo Lady Gagi w Super Bowl.
Chińczycy, aby nie zostać w tyle, niedawno użyli roju dronów, aby świętować swój Nowy Rok. Warner Bros ostatnio wykorzystał roje dronów do promowania swojego filmu „Wonder Woman”. Pokazy dronów zostały nawet wyprodukowane, aby pochwalić wysiłki pracowników służby zdrowia podczas pandemii Covid-19.
W tym artykule zamierzam omówić, w jaki sposób powstają roje dronów i mam nadzieję, że bardziej docenię rozmieszczenie rojów dronów na wszystkich tych wydarzeniach.
Jak działają roje dronów?
Koncepcja rojów dronów została zainspirowana obserwowaniem naturalnych rojów owadów, takich jak pszczoły. Naukowcy i inżynierowie przewidzieli przyszłość replikacji zachowań roju w świecie robotyki i nie widzą żadnych ograniczeń co do tego, co można dzięki temu osiągnąć. Ale widzisz, replikowanie zachowania roju w robotyce, a co za tym idzie, dronach jest bardzo trudne. Po pierwsze, wymagana jest duża moc obliczeniowa. Nawet moc obliczeniowa wymagana do wykonania przez tuzin dronów prostego autonomicznego, zsynchronizowanego lotu jest ogromna. Teraz pomyśl o mocy obliczeniowej, która będzie potrzebna dla setek lub tysięcy dronów. To dużo, prawda?
Dzięki postępowi technologicznemu możliwe jest samodzielne latanie setkami dronów. W przeciwnym razie pokazy dronów, o których mówiliśmy na początku tego artykułu, nie mogłyby mieć miejsca. Te pokazy dronów byłyby niemożliwe kilka lat temu, ale szybki postęp technologiczny umożliwił to wszystko.
Tak więc roje dronów są możliwe, szczególnie dzięki włączeniu kamer pokładowych i czujniki zbliżeniowe na dronach. Czujniki zbliżeniowe są szczególnie ważne dla dronów, aby wykryć obecność siebie i uniknąć kolizji. Wyobraź sobie roje dronów na Super Bowl lub na igrzyskach olimpijskich, które zderzają się ze sobą, a nawet spadają z nieba. Nagłówek brzmiałby mniej więcej tak:„Epickie porażka, gdy roje dronów się nie udają!”, haha. Ale na szczęście czujniki zbliżeniowe umożliwiają dronom utrzymanie bezpiecznej odległości od siebie podczas lotu.
Jak komunikują się roje dronów?
Podczas gdy kamery pokładowe i czujniki zbliżeniowe są kluczem do tworzenia rojów dronów, kolejnym ważnym przełomem w zakresie samodzielnego wykonywania przez drony kilku czynności jest decentralizacja poleceń. Początkowe roje dronów miały drona w roju jako swego rodzaju „wiodący dron”, który dostarcza informacje/polecenia wszystkim innym dronom w roju. Takie polecenia obejmują całą mapę obszaru lub przeszkody, których rój powinien unikać.
Istnieje jednak poważny problem z tym scentralizowanym systemem kontroli. Dzieje się tak, ponieważ wiele informacji zostanie przekazanych z drona prowadzącego do drugiego drona w roju, a opóźnienia zwykle występują z powodu ograniczeń przepustowości. Ponadto, jeśli prowadzący bot ulegnie uszkodzeniu lub wystąpi jakikolwiek problem techniczny, wpłynie to na cały rój, ponieważ są one zależne od prowadzącego drona w celu uzyskania informacji.
Ideą decentralizacji poleceń jest uniknięcie problemów scentralizowanego systemu i sprawienie, by drony zachowywały się jak prawdziwy rój. W systemie decentralizacji każdy dron z osobna komunikuje/udostępnia dane swojemu sąsiadowi, który jest dronami w jego bezpośrednim otoczeniu.
Zaletą jest przekazywanie danych na całej długości roju, co powoduje bardziej dynamiczną pracę. Porównaj to do siebie poruszającego się w tłumie. Nie będziesz skupiać się na każdej pojedynczej osobie w tłumie, ale zamiast tego skup się na ludziach najbliższych, aby uniknąć wpadania na nich.
Niekoniecznie zobaczysz wszystkich na swojej drodze lub wokół siebie, ale gdy się do ciebie zbliżą, twój „czujnik zbliżeniowy”, czyli twoje oczy, w tym przypadku powie ci, kiedy się ruszyć lub skręcić, aby uniknąć zderzenia z innymi ludźmi . W ten sposób działa zdecentralizowany system dronów.
Innym sposobem na przyjrzenie się temu, jak działa zdecentralizowane dowodzenie dronami, jest porównanie ich do powiedzenia 15 pierwszoklasistów, którzy mają zrobić krąg, stojąc od siebie na szerokość ramienia. Możesz oczekiwać, że pierwszoklasiści po prostu intuicyjnie utworzą krąg, nie wiedząc naprawdę, gdzie każda osoba będzie, a każda osoba będzie komunikować się z najbliższą im osobą.
Znajomość zamierzonego kształtu i komunikowanie się z sąsiadami wystarczy, aby utworzyć ten kształt, a jeśli ktoś zostanie dodany lub odjęty, okrąg dostosuje się bez konieczności informowania dzieci o dokładnych wymiarach, które muszą zrekompensować.
Oczywiście jest to prosty sposób na to, jak porozumiewają się drony. W rzeczywistości jest to bardzo złożony proces, w którym procesory komputerów pokładowych dronów działają jak ich mózgi i wykonują setki obliczeń na sekundę. Ograniczenia mocy obliczeniowej są nadal jedną z głównych przeszkód, które należy pokonać, zwłaszcza biorąc pod uwagę liczbę dronów, którymi można bezpiecznie latać. Można się jednak spodziewać, że problem ten zostanie rozwiązany w najbliższej przyszłości, ponieważ wydaje się, że z każdym mijającym rokiem następuje wykładniczy postęp technologiczny.
Rojące drony Intela
W ciągu ostatnich kilku lat Intel robił furorę za swój wkład w tworzenie rojów dronów. Ich wysiłki w zakresie roju dronów są tak znaczące, że chcielibyśmy porozmawiać o ich roju dronów. Intel we współpracy z Ars Electronica Futurelab zgromadził utalentowany zespół inżynierów w 2015 roku.
Zespół dokonał znaczącego wyczynu, wytwarzając rój 100 dronów, które były w stanie samodzielnie latać nad lotniskiem w Niemczech. Pokaz dronów był jeszcze ciekawszy dzięki dodaniu dopasowanej ścieżki dźwiękowej przez orkiestrę. Latanie 100 dronów w sposób autonomiczny doprowadziło zespół do pobicia światowego rekordu Guinnessa.
Zespół Intela i Ars Electronica Futurelab ponownie wykonał swoją magię, lecąc kolejnymi 100 dronami nad pustynią w Palm Springs w Kalifornii. Celem zespołu tutaj było udowodnienie bezpieczeństwa ich rojów dronów przed FAA. Dopiero później w porcie w Sydney w Australii miał miejsce pierwszy publiczny pokaz dronów roju. Czym jest pokaz dronów bez muzyki? Sydney Youth Orchestra zapewniła trochę muzyki w tle, gdy trwał pokaz dronów.
Jeśli myślisz, że automatyczne latanie 100 dronami było wyczynem, połączony zespół Intela i Ars Electronica Futurelab pobił własny rekord, wylatując 500 dronami niecały rok po locie 100 dronami. Różnica w wysiłkach wymaganych do latania 100 i 500 dronami jest znacząca , a to, że zespół osiągnął to niecały rok po locie 100, to wielka sprawa.
Ulepszony sprzęt i algorytmy były kluczem do zwiększenia liczby dronów do 500. Każdy dron w roju składa się z quadkoptera, który Intel nazwał „spadającą gwiazdą”. Każda spadająca gwiazda jest wykonana z miękkich materiałów i jest odporna na warunki atmosferyczne. Firma Intel zastosowała również śmigła w klatce, aby zapewnić bezpieczeństwo podczas pokazów publicznych.
Jak stworzyć rój dronów?
O ile nie jesteś inżynierem lub badaczem robotyki i innych powiązanych dziedzin, stworzenie własnego roju dronów jest poza zasięgiem zwykłego Joe. Proces tworzenia rojów dronów jest złożony i daleko mu do perfekcji po latach badań i testów.
Jednak roje dronów są wprowadzane co roku do znaczących ulepszeń i możesz spodziewać się, że w przyszłości pojawią się drony, które będą działać jako rój po wyjęciu z pudełka.
Możliwości roju dronów
Możliwości rojów dronów są praktycznie nieograniczone. Poniżej znajdują się obszary, w których można zastosować roje dronów.
Różnorodność
W przyszłości możesz spodziewać się roju dronów składających się z różnych typów i rozmiarów dronów. Istnieje możliwość większej wydajności i skuteczności, jeśli członkowie dronów mają różne typy dronów o różnych możliwościach.
Dostępne obecnie roje dronów składają się z małych i identycznych dronów. Jednak udało się stworzyć roje dronów z różnymi rodzajami dronów. Dlatego w przyszłości powinieneś spodziewać się bardziej złożonych wielodomenowych dronów.
Dostosowanie
Główną zaletą posiadania konfigurowalnych rojów dronów jest elastyczność. Wyobraź sobie, jak wygodne byłoby dla dowódców proste dodawanie lub usuwanie dronów według własnego uznania. Oczywiście, aby nowe drony zostały dodane do istniejącego roju, będzie potrzebna komunikacja między dronami, ponieważ rój musi być w stanie komunikować się z nowym dronem. Ponadto istniejący rój dronów musiałby mieć możliwość przystosowania się do usuwania i dodawania dronów.
Dostosowanie pozwoliłoby dowódcom, a co za tym idzie rojom dronów, dostosować się do potrzeb roju. Nadal trwają badania nad dostosowywaniem dronów, ale dotychczas uzyskane dane pokazują, że ta koncepcja może być jeszcze możliwa.
Hartowanie
W końcu pojawiłaby się potrzeba produkcji dronów odpornych na zacinanie się. Ponieważ roje dronów polegają na komunikowaniu się ze sobą, aby funkcjonować, sposobem przeciwdziałania roju dronów byłoby zagłuszanie, które zapewniłoby, że rój nie będzie w stanie funkcjonować.
W miarę pojawiania się postępów w rojach dronów zaistnieje potrzeba wzmocnienia rojów przed różnymi rodzajami zakłóceń.
Źródło obrazu:Intel