Редактор «Гиктаймс»
654,5
рейтинг
22 февраля 2013 в 12:43

Акробатика квадрокоптеров



Наиболее сложными задачами для балансировки квадрокоптеров до сих пор считались балансировка обратного маятника и жонглирование мячами. Специалистам из института динамических систем и управления в Цюрихе удалось решить эти задачи одновременно. Теперь квадрокоптеры не просто балансируют обратный маятник, но и жонглируют им, перебрасывая друг другу.

Если вы не уверены, что такое возможно, см. видео ниже.



Жонглирование обратным маятником — сложная математическая задача. Изначально была создана компьютерная модель, чтобы проверить существование теоретической возможности её решения. Модель выдавала идеальные траектории: позицию, скорость и угол наклона квадрокоптера для того, чтобы поймать летящий маятник и сохранить его равновесие.

На следующем этапе инженеры проверили математическую модель в реальных условиях и провели множество тестов, чтобы проверить заданные в модели параметры: аэродинамические свойства маятника, время отрыва маятника от квадрокоптера, поведение объекта в момент столкновения с платформой квадрокоптера. Оказалось, что при столкновении возможны непредсказуемые отскоки, так что концы маятника оснастили амортизаторами: это мешочки, наполненные мукой, на подвижных металлических основаниях. Кстати, авария на 1:36 видео связана именно с разрывом амортизатора.



Программу для управления квадрокоптерами дополнили несколько модулей:

  • Модуль оценки состояния для более точного позиционирования квадрокоптера в пространстве и анализа того, в какой момент произойдёт столкновение с маятником и переключение от программы ловли к программе балансирования.
  • Быстрый генератор траекторий для расчёта траектории летящего маятника и предварительного приближения к точке.
  • Алгоритм самообучения для исправления систематических ошибок, основанных на параметрах математической модели.


via Robohub
Анатолий Ализар @alizar
карма
681,6
рейтинг 654,5
Редактор «Гиктаймс»
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (57)

  • +20
    Это все очень классно, но ведь там опять внешние камеры и вычислитель?

    Коптеры не могут на борту решить такую задачу, а значит опять привязаны к огромному управляющему вычислителю и камерам в помещении, оборвут с ними связь — трюков не будет. А это печально, уже большая часть задач им не под силу.
    • +6
      А чем плох внешний вычислитель? На данном этапе развития электроники думаю что его будет достаточно.
      • +15
        Он не плох, вопрос в интерпретации слова «достаточно». Для красивой демонстрации, собирающей лайки на ютубе — да. Для отработки алгоритмов — безусловно.

        Для применения в реальных условиях — уже хромает. Нужно специально подготовленное помещение с внешними камерами (причем, их там, насколько я знаю, побольше чем две), нужна стабильная и быстрая связь, чтобы успевать корректировать траекторию — в поле не выпустишь, в военных целях не применишь, в бытовых/промышленных — тоже проблемно из-за необходимости спец. помещения с камерами…
        Алгоритмы, кстати, тоже серьезно будут отличаться — сейчас они рассчитаны на эти самые камеры, а когда появится возможность запустить вычисления такого уровня прямо на нем самом, придется серьезно перерабатывать систему, чтобы ориентироваться на показания своих собственных датчиков и датчиков соседних коптеров.

        Поэтому — да, это круто, это достойно уважения, но по-прежнему печально, что коптер так и остается только клиентом, которым рулит огромная, много потребляющая система с дополнительными распределенными входами в виде камер. Я бы с куда большим удовольствием посмотрел на реализации, пусть даже намного менее зрелищные, подобных алгоритмов на самих коптерах. А в основном, к сожалению, идут по тому же пути, что и в этой статье.
        • +1
          Согласен с комментарием. Но основная причина того, что люди идут по тому же пути — бюджет самого коптера. Железо должно быть очень миниатюрным и очень производительным для автономных полетов и алгоритмов. К сожалению такое железо очень дорогостоящее. Потому и происходит повторяемость коптеров с компьютерным внешним управлением…
          • +2
            Это относится к тем, кто на коленке делает, скорее. А тут НИИ целый, у них бюджета точно хватает. Там одни эти камеры и комп для вычислений стоят, я думаю, очень немало.
          • 0
            Ну в принципе, Raspberry Pi может тянуть достаточно сложные задачи, но у коптеров основная проблема с аккумуляторами. Много на них не прицепишь
            • +3
              вы в курсе сколько жрет коптер? Если нет — сообщу — мой коптер примерно такого же размера как этот — 450мм и 1120гр снаряженной для 15 минут полета массой жрет порядка 11-30 А в зависимости от режима (просто висеть или резко менять траекторию и быстро лететь на полной мощности). Это от 120 до 300+ Вт. Мощность, потребляемая Rpi — менее 5 Вт. Можно поставить и 2-4ядерный ARM проц с современного телефона, снабдить кучей датчиков, и весить он будет не более 100 гр, а потреблямть менее 10 Вт. Это вполне подъемная для такого коптера нагрузка.
              Итого — проблема только в алгоритмах и постановке задачи. На данный момент никто не решал задачу такого рода on board. А она по постановке отличается от фиксированных камер и стационарного компа, который видит в 3D сразу оба коптера и маятник.
              • –1
                Ну а толку от того, что можно на него прицепить, если через 15 минут двигатели сожрут весь заряд батареи?
                • +3
                  Так они и так и так все сожрут.
                  Сожрут они за 15 минут или за 14 минут и 30 секунд погоды не сделает
                  • 0
                    верно, причем если чуть активнее полетать, то сожрет и за 10, так что потребление этой вычислительной платформы особо погоды не сделает.
        • 0
          Вы о каком применении думаете? О военном или там о роботе-дворецком, который балансирует чашкой чая?
          На самом деле эти роботы могут работать всегда в «подготовленном» помещении с камерами — например, на складе или в офисе. Или там на стадионе.
          • +3
            О любом, я же упомянул и военное и бытовое.
            «Подготовить» для них склад не всегда посильная и всегда очень недешевая задача, этих камер придется понатыкать повсюду, особенно с учетом того, что склад — не пустая комната, как на видео.
            • +14
              Оглянуться не успеете, эта жужжалка вам штрафы за парковку будет выписывать. «Сержжант Жжуков. Документики, пожжалуйста».
              • +11
                Жужжалка, балансирующая своим полосатым жезлом
          • 0
            Ну можно сделать, чтобы такой работ подхватывал сорвавшегося высоты человека.
            • +7
              А если не поймает, то сразу же утилизирует его в мелкую пыль. Куда не плюнь — сплошные профиты :)
              • 0
                ну винты можно сеткой закрыть
                • +3
                  Ненене! Тогда надо будет думать куда деть труп.
                  • 0
                    А труп то откуда возьмется, если его подхватять до того как он передаст свою кинетическую энергию земле?
                    • 0
                      Ну подхватит хорошо, а неудачно подхватит — будет труп. Но без защитных сеток неудачный подхват = утилизация трупа и все ок. Нет проблемы.
                      • +3
                        А какая у вас профессия, если вас так сильно интересует вопрос утилизации трупов?
                        • +20
                          Ну… я радиоэлектроникой занимаюсь…
                        • +4
                          Бывают ситуации, когда представителя любой профессии связанной с работой с людьми, останавливает только такой вопрос: а куда я спрячу труп этого мудака? :)
        • +1
          Сейчас конечно внешний вычислитель делает подобных роботов не практичным, но с развитием городской инфраструктуры это проблема станет решаемой.

          Я говорю о камерах внешнего видеонаблюдения и беспроводных сетях. Уже сейчас покрытие крупного города камерами достаточно велико и в будущем будет только расти.

          Такие квадрокоптеры могут быть использованы например при ДТП. Если дорожная камера регистрирует столкновение, то на место происшествия вылетает такой малыш или чуть побольше, фотографирует машины с разных ракурсов и улетает.

          Всяких футуристических примеров можно придумать еще много. Но главное, как я сказал, это развитие инфраструктуры, которое идет вперед. И эту инфраструктуру можно использовать для управления такими роботами.
        • +1
          Мне кажется, нет особой проблемы приклеить камеру к отдельному коптеру и подвесить его в нужной точке. Вот только в данной ситуации, для реализации алгоритма, эта жужжащая стая была бы лишней тратой денег и не более того :)
        • +2
          Даже путь в тысячу ли начинается с первого шага (с). Пока с внешними камерами, но алгоритм «ловли» не изменится если мозги и камеры будут в самих коптерах. Его наверняка можно будет адаптировать к «новым реалиям».
        • +1
          Переписать алгритмы на работу с камерами соседних коптеров как раз проблем не составит: Как минимум можно будет сделать чтобы при выполнении трюков скажем двумя коптерами, остальные висели на месте с привязкой к требуемым координатам. Тем самым они создадут модель комнаты. Физическую-то ее нам иметь совершенно не обязательно. А оттуда уже совсем не далеко до синхронного движения. Фактически, движения всей нашей виртуальной комнаты.
          • –1
            Да-да, а через 10-15 лет картина:
            улица, на каждом перекрестке жужжа на месте висят по 4 коптера с мигалкой и красным светофором на башке — организуют «зеленый коридор» для проезда «слуг народа» :)
            • –1
              Тогда уже не проезда «пролета»… но тут уже другая инфраструктура, да и коридоры проще делаются, менее обременительно для нормальных людей.
      • 0
        Как вариант развития — квадракоптер/-ы «авакс»
    • 0
      «Это все очень классно, но ведь там опять внешние камеры и вычислитель…»

      А вы уверены, что мозг человека сам не является «тонким клиентом»?
  • +8
    Это конечно нереально круто. После просмотра видео хочется принять участие в разработке нечто подобного.
  • +3
    Знакомый пишет дисер связанный с этим, обязательно покажу)
    • 0
      и знакомого, и диссер показывайте ;)
  • +3
    До чего дошёл прогресс — до невиданных чудес,
    Опустился на глубины и поднялся до небес.
    (с) «Приключения Электроника»
    • +2
      Не знаю, не знаю. Пока что люди на роботов вкалывают.
      • –1
        Ну как же? Есть ведь вполне рабочие варианты которые вкалывают вместо человека, робот-пылесос, робот — такой, робот — сякой…
        • +2
          Но чтобы такой купить, нужно вкалывать…
          • +5
            Убираться все равно нужно. Ваш труд ценится как труд уборщицы? Или таки робот дешевле?
        • +2
          Смешные игрушки, роботы-пылесосы. Они даже не пылесосы в большинстве, а электровеники. И их надо все время чистить вручную.
          Не, реально по хозяйству роботы не помогают пока. Если не считать роботом посудомоечную или стиральную машину, конечно.
          А все эти квадрокоптеры — пока они в стадии разработки, и пока люди трудятся, чтобы довести их до ума :)
          • +1
            Так ведь и обычный пылесос тоже нужно все время чистить вручную. Но это как-то не мешает людям им пользоваться. :)
            • 0
              Вот именно. Чистка пылесоса как была, так и осталась, но зато ушла необходимость самому возюкать пылесосом по всему полу.
          • 0
            Это вы я так понимаю теоретически рассуждаете? Моя жена роботом-пылесосом/полотером вполне довольна. ЧЯДНТ?
            • 0
              Очевидно, оставляете заботу о пылесосе жене…
              • 0
                Нет, чищу сам. Не сложнее чем швабра+таз. То что вы назвали «смешными игрушками» реально помогает по хозяйству. У нас дом 230 кв.м. Могу поделиться опытом, если интересует.
  • +2
    Скоро в цирке такие акробаты будут. Я б сходил.
  • 0
    А что за дым на 1:33?
    • +1
      Кстати, авария на 1:36 видео связана именно с разрывом амортизатора.
      • +2
        Посыпаю голову мукойпеплом.
        Прочитал статью наискось — не заметил абзац про амортизаторы и муку.
  • +1
    Всё таки роботы нас победят.

    Да, пока им нужен внешний вычислитель и камеры, развешенные по комнате, но прогресс не стоит на месте. Будут и автономные системы. Понятие «Страж-птица» с изобретением квадрокоптеров стало… осязаемым. Обрело форму. Через десяток лет обязательно кто-нибудь попробует реализовать.

    Мегаполис с миллионами камер, высокоскоростными беспроводными сетями и миллиардной армией квадрокоптеров, выполняющих самые разнообразные работы — от ловли окурков на лету до отслеживания дорожной ситуации. К каждому можно приставить квадрокоптер — для его же блага, разумеется. Всего за 99.95 у.е. в месяц наш квадрокоптер будет следить, чтобы ваш ребёнок был в безопасности! И мы сами с радостью согласимся. Ведь, вроде бы, это всё действительно разумно и хорошо.

    Однажды мы поймём, что уже ничего не можем сделать без них, роботов. Уже сейчас не можем. Это наше будущее, я только ещё не понимаю, хорошо это или нет.
    • +2
      И микроволновые пушки в руках революционеров.
      • +1
        В этом вся беда. Никаких революционеров не будет. А даже если и объявятся, их назовут «нарушителями общественного спокойствия» и упекут в психушку. Где санитарами будут, ха! те же роботы.
    • +2
      Однажды мы поймём, что уже ничего не можем сделать без них, роботов.

      Размышляя таким образом, можно прийти к тому, что западную цивилизацию поработили ватерклозеты.
    • 0
      ну смотрите, без компьютеров мы уже ничего сделать не можем. Иии...?
  • 0
    Интересно, а что это за дым или пыль на 1:33?
    Квадрокоптеры топливные?
    • +8
      Вы не поверите, но это мука.
  • 0
    Зачот!

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.