KI-Renndrohnen überholen Champions mit 80 km/h / Sudo Null IT News

Sie können die Essenz des Wettbewerbs anhand des Geschwindigkeits- und Manövrierfähigkeitsniveaus im Video einer Renndrohne verstehen, die drei Runden über die Strecke der Universität Zürich fliegt. Wir teilen dieses Video nicht nur unter dem Schnitt zum Start unseres Flaggschiff-Kurs in Data Science.

Die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Arbeit von Robotern, wenn nicht entzückend, dann überraschend. Hochentwickelte Sensoren und schnelle Berechnungen ermöglichen es der leistungsstarken und agilen Roboterdrohne, ihre Position und Richtung zu „kennen“ und selbstbewusst mit hohen Geschwindigkeiten zu fliegen. Was es für eine Drohne ist, kann ich nicht sagen leichtaber wenn Sie über ein gutes externes Lokalisierungssystem, einen leistungsstarken Computer und ein Team talentierter Robotiker verfügen, können Sie unglaublich dynamische und schnelle Manöver ausführen, die die meisten Menschen nicht einmal nachahmen können.

Ich sage „die meisten“, weil es außergewöhnlich talentierte Menschen gibt, die das Niveau der schnellsten und agilsten Drohnen erreichen können. Der First-Person-Sport der Drohnenrennen testet die Fähigkeiten von wilden, mächtigen Drohnen in menschlichen Händen. Drohnen navigieren komplexe Strecken mit scheinbar unmöglicher Geschwindigkeit und Präzision, indem sie nur Videodaten verwenden, die von einer Kamera an der Vorderseite der Drohne an den VR-Helm des Piloten gesendet werden. Das Spektakel ist atemberaubend!

Vor einem Jahr an der Universität Zürich, im Labor von Davide Scaramuzza Robotics and Perception Group bewiesendass autonome Renn-Quadrocopter die schnellsten von Menschen gesteuerten Drohnen der Welt schlagen könnten. Um jedoch Standortinformationen in Echtzeit und mit sehr hoher Auflösung zu übertragen, verwendeten die Drohnen ein Bewegungserfassungssystem, und auf einem Tisch in der Nähe befand sich ein Computer, von dem Daten zur Steuerung der Drohne gesendet wurden. Klingt nicht nach fairem Wettbewerb.

Am Anfang Juni Drei Drohnen-Rennmeister gingen nach Zürich, um sich zu rächen. Aber dieses Mal war es ein faires Rennen: keine Hilfe von außen oder ein Motion-Capture-System. Nur Drohnen und Menschen mit eigenen Sichtsystemen und Computern. Ziel ist es, so schnell wie möglich über die Rennstrecke zu fliegen.

In dieser Demo war das Rennen – mit externen Computerberechnungen und Motion Capture – nicht „fair“. Aber anhand des Videos können Sie den besten Flug einer autonomen Renndrohne beurteilen: 5,3 s pro Runde. Unglaublich! Bei einer Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h ist das 1,8 Sekunden schneller als die zweimal siegreiche Drohne von Thomas Internationaler MultiGP-Weltcup Drohnenrennen in der ersten Person.

Hier hatten autonome Drohnen Vorteile:

  • Nahezu perfekte Zustandsbewertung – dank des Motion-Capture-Systems auf der gesamten Strecke. Das heißt, die Drohne „weiß“ immer genau, wo sie sich befindet, was ihre genaue Geschwindigkeit und Richtung sind. Und erfahrene Piloten beurteilen den Zustand ihres Systems intuitiv und während des Rennens können sie der Drohne nicht zuschauen – sie sehen alles wie durch ihre Augen.

  • Die autonome Drohne berechnet die optimale Trajektorie in Bezug auf die Zeit, die zum Passieren der Strecke benötigt wird, berücksichtigt die Streckenkonfiguration und ihre Fähigkeiten. Piloten müssen stunden- und sogar tagelang auf der Strecke trainieren, um die optimale Flugbahn zu ermitteln. Sie haben keine Möglichkeit, mit Sicherheit zu wissen, wie sie diese Flugbahnen verbessern können.

Elia Kaufmann an der Universität Zürich bereitet eine der Renndrohnen mit einem visuellen Informationsverarbeitungssystem auf der Startrampe vor. Evan Ackerman/IEEE-Spektrum

Wie können wir Drohnenrennen zu einem fairen Wettbewerb machen, ohne dass Roboter weniger Roboter oder Menschen weniger Menschen sind?

  • Keine Hilfe von außen. Keine Berechnungen auf einem externen Computer oder Motion-Capture-System. Vielleicht haben die Menschen hier so etwas wie einen Vorteil: Sie sind per Definition von außen. Ein notwendiger Kompromiss besteht darin, Drohnen die Fähigkeit zu geben, aggressiv und agil zu fliegen.

  • Volle Sicht auf die Strecke. Es gibt keine Geheimnisse darin, eine Person kann die Strecke entlang gehen und ein mentales Modell erstellen. Und im Robotersystem wird ein tatsächliches CAD-Modell erstellt. Darüber hinaus erhalten sowohl Menschen als auch Roboter Zeit zum Trainieren: Das erste auf einer echten Strecke mit echten Drohnen und das Robotersystem in einem Simulator. Sowohl diese als auch andere können in dieser Zeit die optimale Flugbahn finden.

  • Nur visuelle Informationen. Autonome Drohnen verfügen über Intel RealSense Stereovision-Sensoren. Die Leute haben eine monokulare Kamera zum Streamen von Videos von einer Drohne: Es stellt sich heraus, dass es sich vielleicht nicht um einen Stereostream handelt, aber die Auflösung und Bildrate sind höher.

Zu diesem Rennen an der Universität Zürich wurden drei Weltklasse-Piloten eingeladen: Neben Thomas Bitmatt sind dies Alex Vanover – der Champion der Drone Racing League 2019 und Marvin Schapper – der Champion der Swiss Drone League 2021. Am Vortag übte jeder so lange auf der Strecke, wie er wollte: Insgesamt über 700 Runden flogen. Das Rennen startete am Freitagabend in einem Militärflugzeughangar ausserhalb von Zürich. Hier ist ein Video von den Vorläufen. Autonome Drohne mit visuellem Informationsverarbeitungssystem – blau, menschengesteuerte Drohne – rot:

Der schnellste Pilot verlor eine halbe Sekunde auf die autonome Drohne, die eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h hatte. Außerdem beträgt bei einem solchen Rennen über drei Runden die Differenz im Ziel meist nur 0,1–0,2 s. Dieser Sieg einer autonomen Drohne mit einem visuellen Informationsverarbeitungssystem ist sehr wichtig. Folgendes sagte Davide Scaramuzza über sie:

Dies zeigt, dass der Wettbewerb zwischen KI und menschlichen Drohnen das Potenzial hat, den Drohnenrennsport als Sport zu revolutionieren. KI ist eindeutig in der Lage, von Menschen gesteuerte Drohnen zu übertreffen. Es bleibt jedoch noch viel zu tun, um die Zuverlässigkeit dieser KI-Systeme zu verbessern und sie aus einer kontrollierten Umgebung in den Bereich der praktischen Anwendung zu bringen. Mehr dazu in den folgenden wissenschaftlichen Publikationen.

Ich war an diesem Event in Zürich und das gerne ich werde es erzählen du über ihn. Aber wie Davide sagt, bereiten die Wissenschaftler der Universität Zürich die Ergebnisse für die Veröffentlichung vor, also muss es mit all den spannenden Details – was genau passiert ist und warum – noch ein bisschen warten. Warten Sie auf die Fortsetzung – es warten viele interessante Dinge auf Sie.

Inzwischen beschleunigen Drohnen, wir helfen Ihnen, Ihre Fähigkeiten zu verbessern oder einen jederzeit relevanten Beruf von Anfang an zu meistern:

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