S největší pravděpodobností jste viděli roje dronů v akci, protože byly použity na různých akcích, jako jsou olympijské hry, Super Bowl a tak dále. Ve všech těchto událostech poskytovaly roje dronů pestrou zábavu, která hypnotizovala dav. Pokud jste zvědaví na roje dronů a chcete vědět, jak fungují, jste na správném místě.
Roje dronů jsou vytvářeny složitými algoritmy a začleněním palubních kamer a senzorů přiblížení na jednotlivých dronech. Stále se na tom pracuje, ale můžete očekávat, že někdy v nepříliš vzdálené budoucnosti dostanete drony, které fungují jako roj.
Roje dronů byly používány po celém světě pro zábavu. Možná si vzpomínáte na stovky dronů, které létaly nad noční oblohou v Disney Worldu v roce 2016 a které byly vytvořeny v choreografii na hudbu zpívanou během show s názvem „Starbright Holidays“. V roce 2017 se roje dronů objevily jako součást živého vystoupení Lady Gaga v Super Bowlu.
Pozadu nezůstali ani Číňané, kteří nedávno použili k oslavě nového roku roj dronů. A Warner Bros nedávno použilo roje dronů k propagaci svého filmu „Wonder Woman“. Byly dokonce vytvořeny ukázky s drony, které mají zatleskat úsilí zdravotníků během silné pandemie covid-19.
V tomto článku budu diskutovat o tom, jak se vyrábí roje dronů, a doufejme, že vám lépe ocením nasazení rojů dronů na všech těchto akcích.
Jak fungují roje dronů?
Koncept roje dronů byl inspirován sledováním přirozených rojů hmyzu, jako jsou včely. Výzkumníci a inženýři si představili budoucnost replikace chování rojů ve světě robotiky a nevidí žádné omezení toho, čeho lze s tím dosáhnout. Ale vidíte, replikace chování roje v robotice a následně i dronech je velmi obtížná. Jednak je potřeba hodně výpočetního výkonu. Dokonce i výpočetní výkon potřebný k tomu, aby tucet dronů provedl jednoduchý autonomní synchronizovaný let, je obrovský. Nyní přemýšlejte o výpočetním výkonu, který bude vyžadován pro stovky nebo tisíce dronů. Je toho hodně, že?
Díky pokroku v technologii je možné autonomně létat se stovkami dronů. Jinak by se dronové show, o kterých jsme mluvili na začátku tohoto článku, nemohly uskutečnit. Tyto dronové show by byly před několika lety nemožné, ale rychlý pokrok v technologii to všechno umožnil.
Roje dronů jsou tedy možné zejména díky začleněnípalubních kamer a senzory přiblížení na dronech. Senzory přiblížení jsou pro drony obzvláště důležité, aby detekovaly vzájemnou přítomnost a zabránily kolizi. Představte si, že se roje dronů na Super Bowlu nebo olympiádě vzájemně srazí a dokonce spadnou z nebe. Titulek by byl něco jako „Epic fail as roje dronů se pokazí!“, haha. Naštěstí senzory přiblížení umožňují dronům udržovat bezpečnou vzdálenost od sebe během letu.
Jak drony Swarms komunikují?
Zatímco palubní kamery a senzory přiblížení jsou klíčem k produkci rojů dronů, dalším významným průlomem směrem k tomu, aby drony vykonávaly několik akcí samy, je decentralizace příkazů. Počáteční roje dronů mívaly v roji dron jako nějaký druh „hlavního dronu“, který poskytuje informace/příkazy všem ostatním dronům v roji. Mezi takové příkazy patří mapa celé oblasti nebo překážky, kterým by se měl roj vyhýbat.
S tímto centralizovaným systémem kontroly je však velký problém. Je to proto, že z vedoucího dronu bude předáno mnoho informací druhému dronu v roji a obvykle dochází ke zpožděním kvůli omezení šířky pásma. Pokud by se také hlavní robot poškodil nebo měl nějaký technický problém, bude ovlivněn celý roj, protože informace závisí na vedoucím dronu.
Koncept decentralizace příkazů má zabránit problémům centralizovaného systému a přimět drony, aby se chovaly jako skutečný roj. V decentralizačním systému každý jednotlivý dron komunikuje/sdílí data se svým sousedem, kterým jsou drony v jeho bezprostředním okolí.
Výhodou je předávání dat po celé délce roje a tím vzniká dynamičtější provoz. Přirovnejte to k sobě, když se pohybujete davem. Nebudete se soustředit na každého jednotlivce v davu, ale místo toho se zaměřte na lidi, kteří jsou vám nejblíže, abyste se vyhnuli tomu, že do nich narazíte.
Také nemusíte nutně vidět všechny ve vaší cestě nebo kolem vás, ale když se k vám přiblíží, váš „senzor přiblížení“, což jsou v tomto případě vaše oči, vám řekne, kdy se máte pohnout nebo otočit, abyste se vyhnuli kolizi s jinými lidmi. . Takto funguje decentralizovaný systém dronů.
Dalším způsobem, jak se podívat na to, jak funguje decentralizované velení dronů, je přirovnat je k řekněme 15 žákům prvního stupně, kterým bylo řečeno, aby udělali kruh tak, že se od sebe postaví na šířku paže. Můžete očekávat, že prvňáčci budou pouze intuitivně tvořit kruh, aniž by skutečně věděli, kde kdo bude, a každý jednotlivec bude komunikovat s osobou, která je jim nejbližší.
K vytvoření tohoto tvaru stačí znát zamýšlený tvar a komunikovat se sousedy a pokud by někdo přidal nebo odečetl, kruh se přizpůsobí, aniž by musely dětem říkat přesné rozměry, které potřebují kompenzovat.
Toto je samozřejmě jednoduchý způsob, jak se podívat na to, jak drony komunikují. Ve skutečnosti je to velmi složitý proces, kdy procesory palubních počítačů dronů fungují jako jejich mozky a provádějí stovky výpočtů za sekundu. Limity ve výpočetním výkonu jsou stále jednou z hlavních překážek, které je třeba překonat, zejména pokud vezmeme v úvahu počet dronů, se kterými lze bezpečně létat. Ale můžete očekávat, že to bude vyřešeno v blízké budoucnosti, protože se zdá, že každým rokem dochází k exponenciálnímu pokroku v technologii.
Swarming Drones společnosti Intel
Společnost Intel v posledních několika letech generuje vlny za svůj příspěvek k rojům dronů. Jejich úsilí o rojení dronů je tak významné, že bychom si rádi promluvili trochu o jejich rojení dronů. Intel ve spolupráci s Ars Electronica Futurelab sestavil v roce 2015 talentovaný tým inženýrů.
Tým předvedl významný čin, když vyrobil roj 100 dronů, které byly schopny autonomně létat nad letištěm v Německu. Dron show byla ještě zajímavější přidáním vhodného soundtracku od orchestru. Autonomní létání 100 dronů vedlo k tomu, že tým překonal Guinnessův světový rekord.
Tým Intel a Ars Electronica Futurelab znovu předvedl své kouzlo tím, že přeletěl dalších 100 dronů nad pouští v Palm Springs v Kalifornii. Cílem zdejšího týmu bylo prokázat bezpečnost jejich rojů dronů FAA. Později to bylo v přístavu v australském Sydney, kde došlo k prvnímu veřejnému představení rojových dronů. Co je to za drone show bez hudby? Sydney Youth Orchestra poskytl nějakou hudbu na pozadí, jak probíhala show s drony.
Pokud si myslíte, že pilotovat 100 dronů automaticky byl výkon, společný tým Intel a Ars Electronica Futurelab překonal svůj vlastní rekord, protože letěl s 500 drony méně než rok po létání 100. Rozdíl v úsilí potřebném k létání 100 a 500 dronů je značný. a že toho tým dosáhl necelý rok poté, co letěl 100, je velká věc.
Vylepšený hardware a algoritmy byly klíčem ke zvýšení počtu dronů na 500. Každý dron v roji se skládá z kvadrokoptéry, kterou Intel nazval „padající hvězdou“. Každá padající hvězda je vyrobena z měkkých materiálů a je odolná vůči povětrnostním vlivům. Intel také použil klecové vrtule k zajištění bezpečnosti na veřejných výstavách.
Jak vytvořím roj dronů?
Pokud nejste inženýr nebo výzkumník v robotice a dalších příbuzných oborech, je mimo dosah každodenního Joea vytvořit si vlastní roj dronů. Proces vytváření rojů dronů je složitý a po letech výzkumu a testování má daleko k dokonalosti.
Roje dronů se však každoročně vylepšují a můžete očekávat, že drony, které budou fungovat jako roj, získáte někdy v budoucnu.
Možnosti roje dronů
Možnosti dronových rojů jsou prakticky nekonečné. Níže jsou uvedeny oblasti, kde lze použít roje dronů.
Rozmanitost
Můžete očekávat, že v budoucnu uvidíte roj dronů skládající se z různých typů a velikostí dronů. Existuje možnost větší účinnosti a efektivity, pokud členové dronů mají různé typy dronů s různými schopnostmi.
Roje dronů, které jsou dnes k dispozici, jsou vyrobeny z malých a stejných dronů. Došlo však k úspěchu při vytváření rojů dronů s různými typy dronů. A to je důvod, proč byste měli v budoucnu očekávat složitější vícedoménové drony.
Přizpůsobení
Hlavní výhodou přizpůsobitelných rojů dronů je flexibilita. Představte si, jak pohodlné by bylo pro velitele jednoduše přidat nebo odebrat drony, jak si to přejí. Pro přidání nových dronů do stávajícího roje bude samozřejmě potřeba komunikace mezi drony, protože roj musí být schopen komunikovat s novým dronem. Stávající roj dronů by také musel mít schopnost přizpůsobit se odstraňování a přidávání dronů.
Přizpůsobení by umožnilo velitelům a následně rojům dronů přizpůsobit se potřebám roje. Výzkum přizpůsobení dronů stále probíhá, ale dosud získaná data ukazují, že tento koncept může být ještě možný.
Kolení
Nakonec bude potřeba vyrábět drony odolné proti rušení. Protože roje dronů spoléhají na vzájemnou komunikaci, aby fungovaly, způsob, jak čelit roji dronů, by bylo rušení, které by zajistilo, že roj nebude schopen fungovat.
S tím, jak se objevují pokroky v rojech dronů, bude potřeba posílit roje proti různým typům interferencí.
Zdroj obrázku:Intel