Højhastighedsdroner navigerer i skove uden GPS

Forskere fra HKU Mechatronics and Robotic Systems Lab (MaRS LAB) har introduceret et navigationssystem, der gør det muligt for højhastighedsdroner at registrere centimetertykke genstande under hurtig flyvning. Systemet kombinerer avancerede sensorer, lette dronekomponenter og en ny flyvebanestruktur for at undvige forhindringer i realtid, mens de flyver hurtigt gennem overbelastede områder. Her er hvad du behøver at vide.

Hvordan højhastighedsdroner er designet til at efterligne fugleflugt

Der er ingen tvivl om, at droneteknologi har gennemgået betydelige forbedringer i løbet af de seneste par år. Dagens droner kan flyve længere, bære mere vægt og understøtte flere sensorer end deres forgængere. Derudover er de meget billigere at producere og mere tilgængelige.

Trods disse fremskridt er der endnu ikke fundet en drone, der kan matche en fugls evne til at bestemme flyveruter i realtid, samtidig med at den tager højde for uventede variabler som grene eller andre fugle. Droner kan rejse lange afstande og lande på præcise steder. Disse enheder er dog stadig afhængige af forudbestemte flyveruter eller eksterne sensoriske input som GPS for at navigere til deres mål.

Hvorfor autonom højhastighedsnavigation har været en udfordring

Indtil videre har forskere ikke været i stand til at finde ud af, hvordan man kan opnå autonom, sikker og hurtig dronenavigation uden at være afhængig af ekstern vejledning eller forudbestemte ruter. Problemerne stammer fra flere årsager, herunder behovet for at tilføje flere sensorer for at gøre det muligt for disse fartøjer at registrere flere forhindringer.

Efterhånden som du introducerer flere sensorer, kræves der yderligere computerkraft til at behandle de ekstra sensoriske inputdata. Jo stærkere computeren og de nødvendige sensorer er, desto mere vægt tilføjes dronen, hvilket reducerer dens evne til at flyve hurtigt og forblive stabil ved høj hastighed.

Heldigvis kan disse begrænsninger muligvis være blevet overvundet af et hold opfindsomme hjerner fra Institut for Maskinteknik på Det Ingeniørvidenskabelige Fakultet ved University of Hong Kong (HKU).

Studieoversigt: Sikkerhedsgaranteret navigation til højhastighedsdroner

Forskeren Yunfan Ren og et team af ingeniører offentliggjorde¹ og Sikkerhedsgaranteret højhastighedsnavigation til MAV'er i Science Robotics for nylig. Undersøgelsen kaster lys over næste generations autonome flyveteknologi, der er designet til at gøre det muligt for droner og mikroluftfartøjer (MAV'er) at navigere i komplekse miljøer med tophastigheder uden ekstern sensorisk input.

Hvad er SUPER Drone? Specifikationer og funktioner

SUPER-dronen er en kompakt MAV, der er specialbygget til at demonstrere ingeniørens nye flyvebanesystem. Enheden blev designet fra dag ét til at være let og adræt. Den har en kompakt formfaktor med en akselafstand på 280 millimeter og mikrocomputerelementer, der giver den et imponerende tryk-til-vægt-forhold på +5.0 og en startvægt på 1.5 kg. Disse faktorer gør det muligt for SUPER at bevæge sig med +20 meter i sekundet, mens den undviger forhindringer.

Kilde – Universitetet i Hong Kong

Letvægtscomputere til højhastighedsydelse

Kernen i SUPER er en miniaturecomputer, der kan overvåge og beregne sensorisk input. Det lette printkort giver fartøjet mere flyvetid, samtidig med at det forbedrer dets funktioner sammenlignet med sine forgængere. Derudover kan flycomputeren understøtte waypoints, GPS og andre former for ekstern navigation, når det er nødvendigt.

Hvordan LiDAR og sensorer styrer autonom flyvning

Det er den indbyggede sensorpakke, der gør det muligt for fartøjet at operere med så høj ydeevne og under forskellige forhold. Enheden har en let 3D-lysdetektions- og afstandssensor (LIDAR), der gør det muligt at bestemme genstande så tynde som en kvist fra +70 meters afstand. Det er værd at bemærke, at LiDAR-input indtastes direkte som punktskyer langs ruten. Denne tilgang giver meget hurtigere input og responstider for flyvevejscomputeren.

Planlægning og justering af flyveruter i realtid

Ingeniørerne havde en unik tilgang til flyveplanlægning. For eksempel scanner og opdaterer systemet konstant flyveruter for fartøjet. Den nye flyverutekoordinator opretter to forskellige ruter som muligheder for dronen. Den første rute er den klareste rute, mens den anden rute har ukendte vektorer. Derfra bruger computeren realtidsdatainput til at justere mønstrene baseret på situationen.

Test af højhastigheds drone-navigation i virkelige miljøer

Ingeniørerne udførte adskillige tests for at sikre, at deres højhastighedsdroner ville fungere som forudsagt. De udførte flere flyvetests, hvor fartøjet skulle navigere i komplekst terræn. Derudover brugte ingeniørerne forskellige lysforhold, herunder kulsort, for at se, hvordan sensorens ydeevne blev påvirket.

Interessant nok valgte teamet flere steder til testfasen. Teststederne spændte fra indendørs kontorlokaler til udendørs i tætte skove. I en test blev enheden sendt ud for at suse gennem en skov om natten. For at udføre denne opgave skulle enheden scanne, registrere og navigere forhindringer i realtid, mens den bevægede sig med høj hastighed.

Vigtigste resultater fra forsøg med højhastighedsdroner

Højhastighedsdronen opnåede autonome flyvninger i flere scenarier. Den var i stand til at opnå hastigheder på +20 meter i sekundet, samtidig med at den navigerede i komplicerede miljøer. Selvom systemet ikke var perfekt, registrerede det en 35-dobbelt reduktion i antallet af flyvefejl ved hjælp af den nye metode. Derudover tog det halvt så lang tid at sætte flyvebanen op, og enheden fløj hurtigere end traditionelle droner i de samme testscenarier.

Fordele ved avanceret højhastighedsdroneteknologi

Der er mange fordele ved højhastighedsdroner, der kan navigere autonomt gennem tæt luftrum. For det første kan de bruges i applikationer, hvor smidighed og sikker navigation er afgørende for missionens succes. Disse enheder kan træffe beslutninger på et splitsekund, der giver dem mulighed for at bestemme den bedste måde at undvige et nærliggende objekt og forblive på kurs.

Forenkling af droneprogrammering med indbygget intelligens

Det har altid været et problem at fastlægge en sikker flyverute for droner. Efterhånden som der opstår mere lufttrafik, og droneruter bliver mere komplicerede, vil det kræve endnu større indsats at oprette flyveruter. De autonome systemer, der introduceres i undersøgelsen, kan bidrage til at reducere disse tider, da fartøjet vil være i stand til at foretage ændringer i flyveruten, når det er nødvendigt, i realtid.

Virkelige anvendelser og tidslinje for højhastighedsdroner

Der er en lang liste af anvendelser til agile, autonome MAV'er (Miniature Aerial Vehicles). Disse enheder vil åbne døren for et nyt niveau af bekvemmelighed og respons. Fra redningsmandskab, der bruger disse enheder til at finde overlevende, til e-handelssider, der leverer dine pakker, er der mange anvendelser til disse højteknologiske enheder.

Denne højhastighedsdroneteknologi kan tages i brug inden for det næste år eller mindre. Flere lande presser på for at blive globale aktører på dronemarkedet. Denne teknologi vil helt sikkert blive mødt med åbne arme, da ingeniører søger at gøre droner smartere og mere bevidste. Man kan forvente at se militær integration inden for de næste 2 år, med kommercielle allokeringer på markedet i løbet af de næste 5 år.

Autonome droner i eftersøgnings- og redningsmissioner

En af de vigtigste anvendelser af disse autonome fartøjer vil være at assistere i eftersøgnings- og redningsmissioner. Disse enheder vil være i stand til autonomt at udforske vragdele efter en katastrofe og finde menneskelige overlevende. De kan tilkalde forsyninger og anden tiltrængt hjælp, som også kan leveres via drone til den overlevendes placering, indtil menneskelig hjælp ankommer. Til sidst kan konceptet skaleres op til droner, der er i stand til at bringe overlevende direkte i sikkerhed.

Hvordan højhastighedsdroner kan revolutionere dronelevering

Virksomheder som Amazon har drillet med dronelevering i årevis. Konceptet har dog vist sig at være langt vanskeligere end tidligere antaget. Denne seneste udvikling burde bidrage til at fremme denne teknologi, da enhederne vil være i stand til at justere deres flyvebane for at optimere ydeevnen. Derfor kan levering næste dag blive normen.

Brug af autonome droner til infrastrukturovervågning

At holde broer, veje og anden vital infrastruktur i god stand er en monumental opgave, der kræver konstant overvågning. Brugen af ​​autonome droner kan bidrage til at reducere den nødvendige arbejdskraft, samtidig med at de forbedrer kapaciteten hos dem, der har til opgave at overvåge disse vigtige elementer. I fremtiden vil droner scanne vigtig infrastruktur og underrette inspektører om potentielle farer, før de bliver et problem.

Overvågning af miljøet med autonome droner

Et andet område, hvor autonome droner kan gøre en stor forskel, er inden for miljøovervågning. Disse systemer kan sættes op til automatisk at køre ruter og registrere eventuelle ændringer i miljøet. Denne tilgang giver miljøforkæmpere et nyt niveau af bevidsthed og kan også hjælpe forskere med at holde øje med planetens sundhed.

Dronesværme til efterforskning og dataindsamling

Mange ser autonome dronesværme som en af ​​de bedste måder at opdage og kortlægge nye områder på. Denne tilgang eliminerer risiciene for opdagelsesrejsende og giver forskere realtidsdata, så de kan gennemgå og bestemme den næstbedste fremgangsmåde. Autonome droner har allerede vist sig afgørende i kortlægningsindustrien, hvor de bruges til at spore svært tilgængelige steder som havbunden.

Forskere inden for højhastighedsdroner

Yunfan Ren var hovedforfatter til forskningsartiklen om højhastighedsdroner. Han fik støtte fra professor Fu Zhang og et team af forskere fra Institut for Maskinteknik på Det Ingeniørvidenskabelige Fakultet ved University of Hong Kong (HKU).

Fremtidige udviklingsmål for højhastighedsdroner

Kapløbet om at forbedre SUPERs rækkevidde, hastighed og processorkraft er i gang. Holdet vil nu forsøge at flytte grænserne for SUPER for at se, hvordan man kan gøre fartøjet lettere, mere adræt, med længere flyvetider og i stand til at håndtere tungere nyttelast. Ingeniørerne forsøger også at miniaturisere MAV'en yderligere, så den kan bruges i flere scenarier.

Investering i dronesektoren

Dronemarkedet er en hurtigt voksende sektor, der er udsat for konkurrence fra hele verden. Det er værd at bemærke, at Kinas DJI har størstedelen af ​​dronemarkedet. Mange virksomheder har dog potentiale til at vende branchen op og ned med deres nye produkter og forretningsmodeller. Her er én virksomhed, der er positioneret til succes.

EHang 

ehang (EH ) gik ind i droneindustrien i 2014 for at gøre passagertransporterende droner til virkelighed. Virksomheden er fortsat central i at tage droner fra værktøj til en form for pålidelig transport. Med det for øje har de opnået adskillige resultater, herunder lanceringen af ​​verdens første personbærende autonome luftfartøj (AAV).

I 2018 underskrev Ehang adskillige avancerede partnerskaber og udviklingsaftaler. Især omfattede en af ​​disse aftaler samarbejde med byen Lyon i Frankrig om en lufttaxiprotokol. Et andet partnerskab, med den østrigske luftfartskoncern FACC, havde til formål at forbedre passagerdroners kapacitet og sikkerhed.

Ehang er fortsat førende på dronemarkedet takket være sin unikke forretningsmodel og miljøvenlige tilgang til autonom flyvning. Virksomheden investerer løbende i ny og fremvoksende teknologi og arbejder i øjeblikket direkte på at forbedre solid-state-batteriteknologien. Alle disse faktorer gør Ehang til en stærk konkurrent på det konkurrenceprægede dronemarked.

Seneste Ehang (EH) aktienyheder og udvikling

Hvorfor højhastighedsdroner bringer sværmteknologi tættere på virkeligheden

Højhastighedsdroner kan vise sig at være revolutionerende på tværs af feltet. Førstepersonsdroner har allerede vist, at en lille, delikat drone, der pakker sprængstoffer, kan eliminere mål til flere millioner dollars. Nu vil disse enheder være i stand til at navigere i komplekse miljøer for at nå deres mål med minimal planlægning. Forhåbentlig vil deres mål være at aflevere din nye airfryer og ikke bomber.

Lær om andre fede projekter link..

Referencer til undersøgelser:

^{1. Yunfan Ren et al., Sikkerhedsgaranteret højhastighedsnavigation til MAV'er.Sci. Robot.10,eado6187(2025).DOI:10.1126/scirobotics.ado6187}