Libérer la puissance des essaims de drones intelligents

La technologie permettra aux drones de réagir de manière fluide aux changements de l'environnement

Par Laurie Fickman 713-743-8454

5 juin 2023

C'est une notion de longue date, prouvée en fait, que les robots sont l'instrument parfait pour libérer les humains des emplois ennuyeux, sales et dangereux - les "3 D" de l'industrie parlent - avec des robots volants (drones) en tête.

Comme les drones à bas prix ont proliféré dans le monde, ils sont chargés d'une variété d'objectifs, y compris la télédétection, la connaissance de la situation, la livraison de matériel et comme relais de communication. Des trucs enivrants, même de nature militaire, incitant au déploiement non pas d'un seul drone à la fois, mais plutôt d'essaims de drones pour accomplir des tâches.

Mais comme leur importance et leur nombre ont grimpé en flèche, leurs mécanismes d'essaim sont restés largement inactifs. S'il est désormais possible de faire voler un grand nombre de drones en synchronisation, ces essaims sont préprogrammés par des équipes d'animateurs et affinés grâce à des heures de simulations informatiques.

Mais que se passerait-il si les drones eux-mêmes pouvaient réagir dynamiquement aux obstacles, aux véhicules, aux prédateurs et aux essaims d'insectes ? C'est un concept maîtrisé depuis longtemps par les oiseaux qui volent en groupes et les poissons qui nagent en bancs.

"Ces mouvements ne sont pas préprogrammés mais sont basés sur des décisions locales d'oiseaux ou de poissons individuels", a déclaré Aaron Becker, professeur agrégé de génie électrique et informatique, qui travaille à affiner les algorithmes pour appliquer ces mêmes théories afin de concevoir un contrôle coordonné du drone. essaims pour améliorer leur prestation de services de type flotte. Son travail est soutenu par l'engagement d'une subvention de 1,7 million de dollars du Kostas Research Institute de la Northeastern University, LLC.

L'équipe de Becker comprend David Jackson, professeur de génie électrique et informatique; Julien Leclerc, enseignant-chercheur adjoint en génie électrique et informatique ; et Daniel Onofrei, professeur agrégé de mathématiques.

"La majorité des recherches actuelles sur les essaims suivent le même schéma et s'appuient soit sur des calculs hors ligne, soit sur une logique simple basée sur des règles telles que" ne heurtez pas votre voisin tout en suivant le leader ". Les ordinateurs sont excellents pour le calcul rapide et la mise en œuvre de tactiques, mais les humains peuvent exceller dans la prise de décision stratégique. Nous voulons les combiner », a déclaré Becker.

"Nous voulons que nos essaims se comportent de manière optimale tout en répondant de manière fluide aux changements de l'environnement. Nous visons à utiliser le calcul sur les drones pour prendre localement des décisions intelligentes, relayer ces informations à l'ordinateur de l'opérateur pour faire des visualisations claires, et laisser l'opérateur humain faire des hautes- décisions de niveau."

Deux premiers scénarios d'application seront étudiés. Le premier scénario est la détection aérienne d'un incendie de forêt, où l'essaim de drones doit à la fois suivre l'incendie et relayer les communications aux pompiers. Le deuxième scénario concerne la couverture de sécurité aérienne d'une installation commerciale et d'un campus. Les drones doivent escorter les véhicules qui entrent et sortent du campus, mais chaque drone a une autonomie limitée et doit se recharger lorsque les batteries sont épuisées.

Ce n'est pas le premier rodéo robotique de Becker. Avec des années d'expérience dans l'étude et le développement de robots, Becker utilise maintenant son expertise pour améliorer les essaims de drones. Dans le passé, il a travaillé sur le contrôle d'énormes essaims de robots et sur l'exploration de systèmes où seule une poignée d'instructions était nécessaire pour guider de grands groupes de robots pour accomplir des tâches.