Полет на расстояние до 600 метров и возвращение без использования карт и лидаров.
Ученые из Делфтского технологического университета (Нидерланды) создали навигационную систему Bee-Nav, которая подражает поведению медоносных пчел при возвращении в улей. Этот алгоритм позволяет небольшим дронам преодолевать значительные расстояния (до 600 метров) и возвращаться к исходной точке без использования GPS, тяжелых сенсоров и затратных вычислений. Вся нейросеть занимает всего 42 килобайта памяти. Система уже была протестирована в ангарах (100% успешных попыток) и на открытом воздухе (70% в условиях ветра — из-за искажений панорамных изображений).
Медоносные пчелы не создают детализированных карт. Они применяют сочетание:
- Одометрии — оценка пройденного пути и направления по визуальному потоку (оптический поток);
- Визуальной памяти — запоминание окружающих объектов вокруг улья с различных углов.
Одометрия со временем накапливает ошибки (дрейф). При приближении к дому пчела начинает использовать визуальные ориентиры — распознает знакомые места и корректирует направление. Биологи до сих пор не выяснили точный механизм, однако инженеры воспроизвели его в виде алгоритма:
- Обучающий полет: дрон перед выполнением задачи делает панорамные фотографии стартовой зоны (подобно изучению окрестностей улья);
- В процессе выполнения задания: он опирается на одометрию для грубого возвращения;
- При приближении к базе: включается визуальное распознавание (сверточная нейросеть) для точной корректировки положения.
Пчелы удаляются далеко по извивающимся маршрутам, но возвращаются практически по прямой. Исследования показали, что они используют одометрию, а в финале своего путешествия — зрительную память. Мы восполнили этот пробел, разработав практическую навигационную стратегию для роботов, — отметил Гвидо де Кроон, профессор биоинспирированного ИИ для дронов в Делфте.
Малые дроны с системой Bee-Nav могут функционировать в роях в закрытых помещениях (теплицы, склады, фабрики), где GPS недоступен. Основные области применения технологии:
- Мониторинг сельскохозяйственных культур — раннее выявление вредителей и болезней. Дрон перемещается между растениями, не повреждая их, и возвращается на зарядную станцию;
- Промышленная инспекция — оценка состояния трубопроводов, резервуаров, мостов без участия человека;
- Поисково-спасательные операции в зданиях.
Ключевое преимущество — безопасность. Легкий дрон с пропеллерами в защитном кольце не причинит вреда человеку даже при столкновении. А низкая вычислительная мощность (42 КБ) позволяет использовать недорогие микроконтроллеры и увеличивает время полета.
Основной недостаток Bee-Nav — зависимость от стабильного горизонта. Ветер, меняющий наклон дрона, искажает панорамные изображения, что может привести к сбоям в распознавании (снижение до 70%). Кроме того, эта технология не предназначена для работы в ночное время или в условиях сильной непогоды (дождь, туман) — для таких ситуаций необходимы другие сенсоры.
Фото: hi-tech.mail.ru
