Китайские инженеры создали алгоритм, позволяющий дрону и наземному роботу совместно создавать карту окружающей среды и избегать препятствий в ней. Эксперименты показали, что такой метод позволяет исследовать среду быстрее, чем это делают те же аппараты поодиночке, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции ISER 2018.

Как правило, при разработке роботов инженеры выбирают их конструкцию исходя из задачи, которую это устройство будет выполнять. К примеру, наземные роботы могут перевозить достаточно массивный груз или множество датчиков и инструментов для взаимодействия со средой. Беспилотные летательные аппараты, такие как мультикоптеры, тоже имеют свои преимущества, в том числе, они способны перемещаться быстрее и исследовать более обширную территорию.

Инженеры под руководством Шаоцзе Шэня (Shaojie Shen) из Гонконгского университета науки и технологии решили объединить аппараты разных типов в единую систему, работающую более эффективно, чем те же аппараты поодиночке. В отличие от других инженеров, Шэнь и коллеги решили использовать дрон в качестве полноценного, а не резервного источника данных.

Разработчики создали алгоритм, который постоянно строит карту местности и наносит на нее объекты. При этом между исследованной и неисследованной областями образуется граница. Планировщик пути для роботов устроен таким образом, что он постоянно обновляет траекторию и посылает робота к наиболее длинному участку границы, таким образом поощряя исследование наибольших неизученных областей.

Инженеры самостоятельно создали четырехколесного робота с лидаром и квадрокоптер с направленной вниз стереокамерой для создания карты местности. Во время передвижения робот и дрон в реальном времени создают единую карту местности с нанесенными на нее препятствиями. Благодаря этому каждый из них может не тратить время на исследование области, если данные о ней уже собрал другой аппарат.

Дрон и робот, использованные в работе
Дрон и робот, использованные в работе

Инженеры провели два типа экспериментов — в реальной комнате размером 17 на 8 метров, а также виртуальном пространстве размером 20 на 20 метров. Во время экспериментов аппараты работали вместе или поодиночке. Результаты экспериментов показали, что во всех типах сред (виртуальной и реальной) кооперация аппаратов двух типов позволяет им составить полную карту помещения быстрее, чем при самостоятельной работе.

Сравнение траекторий движения аппаратов при совместной (слева) и самостоятельной (справа) работе
Сравнение траекторий движения аппаратов при совместной (слева) и самостоятельной (справа) работе