Τα drones έχουν γίνει πια αναπόσπαστο κομμάτι της τεχνολογικής καθημερινότητας, από κινηματογραφικές λήψεις και αποστολές επιτήρησης μέχρι γεωργικές εφαρμογές και παραδόσεις δεμάτων. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, υπήρχε ένα όριο που δύσκολα ξεπερνιόταν: η ικανότητά τους να μεταφέρουν μεγάλα και βαριά φορτία.
Μια ερευνητική ομάδα από το TU Delft στην Ολλανδία φαίνεται πως βρήκε μια έξυπνη λύση σε αυτό το πρόβλημα, αναπτύσσοντας έναν νέο αλγόριθμο ελέγχου που επιτρέπει σε πολλά drones να συνεργάζονται αυτόνομα, σηκώνοντας και μεταφέροντας αντικείμενα πολύ βαρύτερα απ’ ό,τι μπορεί να διαχειριστεί το καθένα ξεχωριστά.
Η καινοτομία ανοίγει τον δρόμο για εφαρμογές σε διασώσεις, γεωργία και συντήρηση υποδομών σε δύσβατες περιοχές, από ανεμογεννήτριες στη θάλασσα μέχρι ορεινά τοπία όπου η πρόσβαση είναι περιορισμένη ή επικίνδυνη.
«Ένα μεμονωμένο drone δεν μπορεί να μεταφέρει μεγάλα φορτία», εξηγεί ο Sihao Sun, ερευνητής ρομποτικής στο TU Delft. «Με το σύστημά μας, πολλά drones συνδέονται με καλώδια, μοιράζονται το βάρος και συντονίζονται ώστε να διατηρούν τη σταθερότητα και τη σωστή θέση του αντικειμένου στον αέρα».
Το δύσκολο κομμάτι όμως δεν είναι η ισχύς, αλλά η συντονισμένη πτήση. Όταν περισσότερα drones συνδέονται με το ίδιο αντικείμενο, η οποιαδήποτε κίνηση είτε από τα ίδια τα drones είτε από εξωτερικές δυνάμεις, όπως ο άνεμος ή η ταλάντωση του φορτίου, μπορεί να προκαλέσει χάος. Μέχρι σήμερα, οι υπάρχοντες αλγόριθμοι ελέγχου αποδεικνύονταν πολύ αργοί και άκαμπτοι για να ανταποκριθούν σε τέτοια σενάρια σε πραγματικό χρόνο.
Η ομάδα του TU Delft σχεδίασε έναν προσαρμοστικό και ευέλικτο αλγόριθμο, ο οποίος υπολογίζει συνεχώς την ιδανική τροχιά για κάθε drone και διορθώνει αποκλίσεις σχεδόν ακαριαία. Αντί να βασίζεται σε προγραμματισμένες κινήσεις ή σε σταθερές παραμέτρους, το σύστημα «μαθαίνει» και προσαρμόζεται δυναμικά, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στις δυνάμεις και στην κατανομή του βάρους.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά στοιχεία του συστήματος είναι ότι δεν χρειάζεται αισθητήρες πάνω στο ίδιο το φορτίο. Οι υπολογισμοί βασίζονται αποκλειστικά στα δεδομένα των drones, από τη θέση και την ταχύτητά τους μέχρι την ένταση των καλωδίων που τα συνδέουν με το αντικείμενο. Με αυτόν τον τρόπο, τα drones μπορούν να εκτιμούν τη συμπεριφορά του φορτίου και να προσαρμόζουν τη δύναμή τους, χωρίς να απαιτείται καμία εξωτερική παρέμβαση ή επιπλέον εξοπλισμός.
Αυτό δίνει στο σύστημα ένα σημαντικό πλεονέκτημα: λειτουργεί αυτόνομα ακόμη και όταν αλλάζει το βάρος του φορτίου ή εμφανίζονται απρόβλεπτες δυνάμεις, όπως ριπές ανέμου ή απότομες κινήσεις του αντικειμένου. Το αποτέλεσμα είναι μια «ζωντανή» συνεργασία, όπου κάθε drone αντιλαμβάνεται το περιβάλλον του και συντονίζεται με τα υπόλοιπα σε πραγματικό χρόνο.
Στις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έως και τέσσερα quadricopters για να μεταφέρουν διαφορετικά δυναμικά φορτία, από μια απλή μεταλλική ράβδο έως μια κινούμενη μπάλα που αλλάζει θέση στη διάρκεια της πτήσης. Σε σενάρια με τεχνητό άνεμο και εσκεμμένες ταλαντώσεις, ο νέος αλγόριθμος επέδειξε εντυπωσιακή σταθερότητα και ακρίβεια, διατηρώντας το φορτίο στη σωστή θέση ακόμα και υπό ακραίες συνθήκες.
Οι επιδόσεις ήταν ιδιαίτερα ενθαρρυντικές: το σύστημα κατάφερε να εκτελέσει ελιγμούς με οκταπλάσια επιτάχυνση σε σχέση με τις υπάρχουσες μεθόδους, χωρίς να χάσει την ευστάθεια της πτήσης. Η επίδοση αυτή ανοίγει νέες προοπτικές για αποστολές που απαιτούν ταχύτητα, ακρίβεια και συντονισμό, από επιχειρήσεις διάσωσης μετά από φυσικές καταστροφές μέχρι την εγκατάσταση εξοπλισμού σε δυσπρόσιτα σημεία.
Αν και οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε εσωτερικό χώρο με τη βοήθεια συστημάτων καταγραφής κίνησης, η ομάδα του TU Delft ήδη εργάζεται στην επόμενη φάση: τη μεταφορά της τεχνολογίας σε πραγματικά περιβάλλοντα. Η νέα έκδοση του συστήματος θα ενσωματώνει αισθητήρες όρασης, GPS και τεχνολογία αποφυγής εμποδίων απευθείας στα drones, ώστε να μπορούν να λειτουργούν αυτόνομα σε εξωτερικό χώρο.
Η προοπτική αυτής της τεχνολογίας είναι ιδιαίτερα σημαντική. Ένα σύστημα από συνεργαζόμενα drones θα μπορούσε να μεταφέρει ιατρικά εφόδια σε απομονωμένες περιοχές, να επισκευάζει υποδομές όπως γέφυρες ή ανεμογεννήτριες χωρίς ανθρώπινη παρουσία, ή να συλλέγει δείγματα από επικίνδυνα περιβάλλοντα, όπως ηφαιστειακές περιοχές ή κατεστραμμένα κτίρια.
[source]
