麻省理工学院开发无人机的VR赛马场

培训无人机飞行快,即使是最简单的障碍,是怨声载道地锻炼,有工程师修理或更换车辆令人沮丧的规律性。

现在麻省理工学院的工程师们已经开发出一种新的无人机虚拟现实训练系统,使车辆能够“看到”一个丰富、虚拟环境在飞行中在一个空的物理空间。

团队的系统,称为“飞行护目镜,”可以大大减少事故的数量无人机实际培训的经验。它还可以作为任意数量的虚拟实验环境和条件,研究人员可能希望火车高速无人机。

“我们认为这是一个改变在无人机技术的发展,无人机的快,“Karaman Sertac说,麻省理工学院航空航天副教授。“如果有什么区别的话,系统可以自动车辆响应更快,更快,更有效率。”

Karaman和他的同事们将他们的虚拟训练系统的细节在下周IEEE机器人与自动化国际会议上。合作者包括托马斯•Sayre-McCord冬季Guerra,阿马多先生,碧玉Arneberg,奥斯丁布朗,Guilherme Cavalheiro戴夫•麦科伊塞巴斯蒂安缝纫工,费边Riether,以斯拉Tal,尤努斯Terzioglu,和卢卡Carlone麻省理工学院的信息与决策系统实验室,连同Yajun方麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室,和亚历克斯Gorodetsky桑迪亚国家实验室。

不断超越自己

Karaman最初是出于一个新的极端robo-sport:竞争无人驾驶赛车,遥控无人驾驶飞机,由人类玩家,试图out-fly彼此通过一个错综复杂的迷宫的窗户,门和其他障碍。Karaman疑惑:自主无人机飞行训练一样快,如果不是更快,比这些人类控制车辆,更好的精度和控制?

“在未来两到三年,我们想要进入一个自主无人机无人机赛车比赛,并击败人类最好的球员,”Karaman说。要做到这一点,团队必须开发一个全新的训练。

目前,训练自主无人机是一个物理任务:研究人员在大型无人机飞行,封闭的试验场,他们经常挂网捕捉任何倾斜试验车辆。他们还设置道具,如门窗,通过无人机可以学会飞翔。当车辆碰撞时,他们必须维修或更换,延迟发展,增加了一个项目的成本。

Karaman说测试无人机以这种方式可以为车辆工作并不意味着飞快速、无人机等编程慢慢地图周围环境。但对于高速车辆需要迅速处理视觉信息当他们飞过一个环境,一个新的培训体系是必要的。

“当你想做高通量计算和快速,即使是最轻微的改变使其环境将导致无人机崩溃,“Karaman说。“你不能在这样的环境中学习。如果你想推动边界的速度你可以去计算,你需要某种形式的虚拟现实环境”。

飞行护目镜

团队的新的虚拟训练系统由一个动作捕捉系统,图像渲染程序,和电子产品,使团队迅速处理图像和传递他们的无人驾驶飞机。

实际的测试空间——一个类似飞机棚的体育馆在麻省理工学院的新的drone-testing设施建设31 -内衬动作捕捉相机跟踪无人机的飞行的方向。

Karaman图片渲染系统,和他的同事可以先草拟逼真的场景,比如阁楼公寓或客厅,和梁这些虚拟映像通过空无人机的飞行工具。

“无人驾驶飞机将飞行在一个空房间里,但将“幻觉”是一个完全不同的环境,并将学习在这种环境下,“Karaman解释道。

无人机的虚拟映像可以处理大约90帧每秒的速度——大约三倍人眼可以看到和处理图像。启用这个,团队定制电路板,集成一个强大的嵌入式计算机,连同一个惯性测量单元和一个照相机。他们这些硬件适合小,3-D-printed尼龙和碳纤维无人机框架。

速成班

研究人员进行了一系列的实验,包括一个无人机学会穿越一个虚拟窗口大小的两倍。窗户被设置在一个虚拟的客厅。无人驾驶飞机飞在实际的,空的测试设备,研究人员向客厅场景的图像,从无人机的角度来看,回到车里。无人机飞通过这个虚拟的房间,研究人员调整导航算法,使无人机在飞行中学习。

超过10航班,无人驾驶飞机,飞行约2.3米/秒(5英里每小时),成功地通过虚拟窗口飞361次,只有三次“撞”到窗口,根据定位信息提供的设施的动作捕捉相机。Karaman指出,即使数千次无人机坠毁,它不会产生多大的影响发展的成本和时间,因为它的崩溃在虚拟环境中,不做任何身体接触真实的世界。

在最后的测试中,这个团队在测试设备建立一个实际的窗口,并开启无人机的机载相机使它能够看到并处理其实际环境。使用导航算法研究人员调整在虚拟系统中,无人机,在8个航班,飞越了真实窗户119次,只有崩溃或需要人工干预的六倍。

“它做同样的事情在现实中,“Karaman说。“它是我们编程在虚拟环境中,从错误中学习,分崩离析,和学习。但是我们没有打破任何实际的窗户在这个过程中。”

他说,虚拟训练系统是高度可塑的。例如,研究人员可以在自己的场景或管道布局无人机的火车,包括详细、drone-mapped实际建筑的复制品——与麻省理工学院的研究小组正在考虑做占据中心。培训系统还可用于测试新的传感器,或规范现有的传感器,看他们如何处理高速无人机。

“我们可以尝试不同的规格在这个虚拟环境中说,“如果你建立一个传感器与这些规格,它将如何帮助一个在这种环境下无人机呢?”Karaman说。

系统还可以用于火车在人类无人机飞行安全。Karaman例如,设想把实际测试设备在两个无人机飞行的1/2,而一个人,穿着一套动作捕捉,走在另一半。无人机将会“看到”在虚拟现实人类的苍蝇在自己的空间。如果它崩溃的人,结果是虚拟的,无害的。

“有一天,当你真正自信时,你可以在现实中,和有一个无人机飞行一个人正在运行时,在一个安全的方式,“Karaman说。“有很多令人费解的实验在整个虚拟现实的事情。随着时间的推移,我们将展示所有你能做的事情。”

这篇文章被转载材料所提供的麻省理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。