KEF Robotics использует цифровых двойников для разработки системы управления привязанными дронами
Дроны, привязанные к мобильным транспортным средствам, могут принести огромную пользу вооруженным силам, поскольку они способны предоставлять бойцам визуальные и другие виды данных с высоты птичьего полета в различных средах и ситуациях.
Однако одним из недостатков привязки дронов к движущимся транспортным средствам является опасность, которую могут создать потенциальные препятствия, такие как ветки деревьев или низко висящие светофоры, что потенциально может привести к повреждению дрона, троса или самого транспортного средства. Небольшая компания-разработчик программного обеспечения из Питтсбурга разрабатывает решение этой проблемы, используя искусственный интеллект (ИИ) и алгоритмы машинного обучения, чтобы помочь дрону «видеть» препятствия с безопасного расстояния и избегать их.
KEF Robotics внедрила симулятор Falcon, созданный Duality AI, для создания различных сценариев обучения своих систем автономности избегать препятствий в реальных ситуациях.
Работая в рамках программы, созданной Группой боевых машин нового поколения армии США, KEF разрабатывает относительно недорогую систему на основе инфракрасных и электрооптических камер, которая может обнаруживать линии электропередач и другие опасности на пути транспортного средства и прикрепленного к нему привязанного дрона.
«Министерство обороны хочет перемещать их через сложные городские условия на высоких скоростях, и мы создаем систему, которая может обнаруживать опасности на достаточном расстоянии, чтобы вы могли планировать траекторию самолета и пролетать под опасностями или иным образом избегать их», — Фрейзер Об этом в интервью заявил Китчелл, генеральный директор KEF Robotics.
KEF — одна из немногих компаний, конкурирующих за разработку такой системы для армии. По словам Китчелла, разработка системы KEF находится где-то между этапом лабораторных испытаний и этапом проверки проведения демонстрации прототипа в оперативной среде.
«Мы внедрили алгоритмы на наземных транспортных средствах, но еще не летали с привязанным дроном и наземным транспортным средством, обрабатывающим всю информацию одновременно», — сказал он. «Это критический шаг».
Система включает в себя большое количество камер, позволяющих оператору строить очень сложную карту окружающей среды по мере движения по ней. Обработка такого объема данных в режиме реального времени — одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются проектировщики систем.
Использование дронов, привязанных к транспортным средствам, дает множество преимуществ по сравнению с другими формами наблюдения, такими как использование беспилотных летательных аппаратов.
«Привязной коптер позволяет вам поддерживать его в рабочем состоянии практически постоянно, поскольку вы можете привести его в действие от наземного транспортного средства», — сказал Китчелл. «И у вас есть безопасный канал передачи данных между дроном и наземным транспортным средством. Вы можете собирать данные на борту дрона и отправлять их по кабелю Ethernet на наземное транспортное средство».
Чтобы армия могла использовать привязные дроны в сочетании с боевыми машинами следующего поколения, которые в настоящее время находятся в стадии разработки, необходимо решить проблему обхода препятствий.
«Армия впервые пришла к нам и сказала: «Мы хотим понять, как мы можем использовать современные методы компьютерного зрения, чтобы улучшить дальность обнаружения опасностей», — сказал Китчелл. Задача армии перед поставщиками заключалась в разработке недорогой навигационной системы, которую можно было бы легко и недорого адаптировать для установки на нескольких машинах. По его словам, армия хочет добиться с помощью своей программы боевых машин следующего поколения — снабдить каждую машину «своими крошечными военно-воздушными силами».
По словам Китчелла, полевые испытания системы KEF на новых автомобилях, вероятно, состоятся через три или четыре года.
Исследователи KEF используют симуляторы Duality для создания цифровых двойников реальной среды, чтобы научить программное обеспечение избегать препятствий, с которыми может столкнуться привязанный дрон.
«Основной уровень этого проекта заключается в том, чтобы мы создали эти среды, проехали через них с помощью нашей системы и наших датчиков большое количество раз, а затем оценили, какие алгоритмы и какие датчики будут работать в дальнейшем», — сказал он.
Одним из ограничений, которые армия налагала на потенциальных поставщиков программного обеспечения, было сохранение низкой стоимости единицы их систем.
«Не используйте эту инфракрасную камеру за 100 000 долларов. Попробуйте использовать инфракрасную камеру за 7000 долларов, камеру EO за 600 долларов и компьютер, который вы можете купить в местном хозяйственном магазине или местном компьютерном магазине», — сказал Китчелл.
Чтобы удовлетворить бюджетные требования армии, KEF использует камеры высокого разрешения, которые захватывают визуальные изображения, а не более дорогие и сложные технологии записи данных, такие как LiDAR или радар.
«Мы хотим иметь решения, которые не излучают радиочастоты или электромагнитные частоты. Мы стараемся быть пассивной, более простой и недорогой системой».
Недавние достижения в области технологий сотовых телефонов привели к разработке меньших по размеру и более мощных камер, которые к тому же относительно недороги. В настоящее время компания экспериментирует с различными типами камер, полями обзора и модальностями камер, чтобы определить лучшую конфигурацию камеры, которую можно использовать для создания системы, способной обнаруживать опасности на оптимальном расстоянии.
«Предположим, вы хотите обнаружить линию электропередачи на расстоянии 2 километров. Какая камера вам нужна? Каким должно быть поле зрения? Эта камера доступна сегодня на полке?» — спросил Китчелл.
Хотя Министерство обороны США является крупнейшим спонсором проекта программного обеспечения для привязных дронов и первоначальное использование этого программного обеспечения будет военным, он сказал, что конечной целью компании является разработка системы, которую можно будет предложить коммерческим рынкам.
«Мы пытаемся коммерциализировать все, что делаем в KEF. И Duality тоже в этом очень заинтересована», — сказал он.