Magyar kutatók forradalmi újítással rukkoltak elő

A drónos csomagszállítás legnagyobb kihívását az jelenti, hogy ezek az eszközök önállóan, biztonságosan és megbízhatóan tudjanak tájékozódni a gyakran kiszámíthatatlan városi környezetben. A HUN-REN SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriumának (SCL) szakemberei ezen a területen értek el világszinten is egyedülálló eredményeket olyan intelligens irányítási megoldások fejlesztésével, amelyekkel a drónok képesek valós időben reagálni a környezet változásaira.

A drón, ami lát, gondolkodik és dönt

Ahhoz, hogy egy drón biztonságosan repülhessen, tudnia kell, hol van, mi van körülötte és merre érdemes haladnia. Ehhez nem elég előre beállítani a repülési pályát – villámgyors, rögtönzött alkalmazkodásra van szükség. Egy arra szálló madár, az építkezés miatt felállított daru vagy akár egy hirtelen széllökés is felülírhatja az eredeti útvonaltervet. Az autonóm drónokat különféle érzékelők segíthetik a tájékozódásban:

• GPS,
• gyorsulás- és forgásisebesség-mérők,
• kamerák,
• illetve a LIDAR, ami a radarhoz hasonlóan működik, de rádióhullámok helyett lézerrel térképezi fel a környezet tárgyait és akadályait.

Itt érkezünk el a technológia egyik alapvető dilemmájához: felszerelhetjük a drónt a lehető legjobb szenzorokkal, de azok nehezek, sok energiát fogyasztanak, és bonyolultabbá teszik a működést. Egy drón pedig csak korlátozott súlyt bír el, és akkumulátorának kapacitása is véges.

Ezért van szükség okos, hatékony irányítási megoldásokra – a cél nem az, hogy minden apró adatot észleljen és rögzítsen az eszköz, hanem az, hogy pont annyit érzékeljen és dolgozzon fel, amennyi a gyors, biztonságos döntésekhez elegendő.

A hazai kutatócsoport olyan szoftveres rendszereket fejleszt, amelyek képesek a rendelkezésre álló adatok alapján gyors és megbízható döntéseket hozni.

Ennek érdekében a repülési pálya kialakítása két szinten történik. Az egyik a globális szint, ami annak felel meg, mint amikor az autónkkal a GPS alapján elindulunk úti célunk felé. A rendelkezésre álló térképek és információk alapján a drón ugyanígy tervezi meg előre az útvonalát. Amikor azonban váratlan helyzet adódik – például egy akadály kerül a drón elé –, akkor életbe lép a lokális szintű tervezés, az eszköz változtat a röppályáján, sőt, ha kell, az egész további útvonalát is módosítja.

Ha pedig több drón van egyszerre a levegőben, akkor ezek kommunikálni is tudnak egymással. Ha például az egyik új akadályt vesz észre – mondjuk egy darut, melyet nem jeleztek a térképen –, ezt az információt azonnal meg tudja osztani a többi drónnal. Így minden eszköz egyetlen közös, valós idejű „térképen” dolgozik, és mindannyian képesek biztonságosan eljutni a célállomásra.

A vásári horgászós játékból tudhatjuk: ez még saját kezünkkel irányítva sem könnyű mutatvány. Emberi vezérlés nélkül, teljesen autonóm drónnal pedig a világon jelenleg csak a magyar laboratóriumban képesek ezt végrehajtani. 

Pizzát azért még ne rendeljünk a drónoktól

Bár a csomagszállító drónokat leggyakrabban városi környezetben képzeljük el, az első, valóban működő rendszerekkel nem a nagyvárosi utcákon találkozunk majd. Ennek egyszerű oka van: a vidéki, ritkán lakott környezet, vagy éppen a zárt terek, raktárak sokkal kiszámíthatóbbak.

Néhány országban már elindultak az első olyan szolgáltatások, ahol a drónok gyógyszert, ételt vagy kisebb csomagokat szállítanak, ám ezek jellemzően stabil időjárási viszonyok között, alacsony épületek és egyszerű légiforgalom mellett működnek. Ezzel szemben az a fajta irányítás, amely lehetővé teszi, hogy egy drón akár mozgó járművek között is biztonságosan és önállóan kézbesítsen csomagot, még nem része a hétköznapi gyakorlatnak. Az ilyen feladatokhoz szükséges, valós idejű és centiméteres pontosságú mozgásvezérlés az, amiben a HUN-REN SZTAKI kutatóinak munkája világszinten is előremutatónak számít.