ИИ-дрон с одной камерой и без GPS победил чемпионов мира — видео
В Делфтском техническом университете разработан автономный дрон, который на соревнованиях в Абу-Даби победил чемпионов мира с FPV-аппаратами. Достижение особенно впечатляет, если учесть минимальное сенсорное оснащение квадрокоптера: в нем всего одна камера, инерциальный блок — и никаких GPS или других внешних систем слежения.
Подробности о дроне приведены на страницах Science Robotics. Управляет им система автономного полета MonoRace на базе нейросети, которая запущена на 32-битном микроконтроллере. Данные она получает с широкоугольной камеры, направленной вперед, и инерциального измерительного блока, в состав которого входят акселерометр и гироскоп.
«Летать на очень высокой скорости с одной камерой сложно — изображения размытые, деформированные, и у ИИ слишком мало времени, чтобы точно определить положение дрона. Мы разработали надежный способ объединять то, что видит камера, с информацией о собственном движении дрона, что позволяет ему проходить трассу на высокой скорости без GPS», — рассказывает инженер-робототехник Ставров Бахнам, ведущий автор исследования.
Еще одна проблема, наряду со смазанным изображением — перегрузка акселерометра. Его предел — 16g, дрон не развивает таких ускорений, но из-за резких маневров датчик все равно сбоит. Нехватку входных данных нейросеть замещает предсказаниями — и напрямую подает электродвигателям до 500 команд в секунду.
«Вместо того чтобы сначала планировать желаемую траекторию и традиционные команды, наша нейросеть учится напрямую управлять моторами. Это позволяет контроллеру реагировать чрезвычайно быстро и реализовать возможности дрона, будучи при этом достаточно компактным для размещения на борту», — говорит инженер аэрокосмической техники Робин Феред, один из авторов исследования.
Систему испытали в самой сложной среде — международных соревнованиях Abu Dhabi Autonomous Drone Racing Competition 2025. Дрон и трасса были спроектированы и управлялись организаторами гонок, а не разработчиками.
Тем не менее, квадрокоптер с контроллером MonoRace развил скорость до 100 км/ч, обойдя все автономные аппараты, а также такие же дроны, которыми управляли три бывших чемпиона мира среди людей-пилотов.
«Вместо того чтобы давать роботу все более мощные сенсоры и компьютеры, мы хотели выяснить, сколько интеллекта можно извлечь из очень ограниченных ресурсов. Гонки дронов дали экстремальную среду для проверки этих идей вне лаборатории. Они подтолкнули нас к разработке ИИ, который не только быстр, но и надежен и способен адаптироваться, когда внешние эталонные измерения недоступны», — поясняет инженер-робототехник Кристоф Де Вахтер, руководивший разработкой.
Соревнования дали толчок развитию области, которая гораздо шире усовершенствования дронов, уверен профессор Гвидо де Крун, научный руководитель исследования.
«Автономные гонки — это способ подтолкнуть робототехнический ИИ к пределу. Сейчас мы сделали ИИ достаточно эффективным, чтобы управлять дроном, летящим со скоростью 100 км/ч, используя одну камеру и небольшой бортовой процессор. Разработанный ИИ можно применить ко многим другим реальным робототехническим системам. Здесь мы оптимизировали скорость, но тот же подход можно использовать для приоритета эффективности или безопасности. Например, он мог бы обеспечивать плавное, энергооптимальное управление в системах от небольших роботов-пылесосов до огромных портовых кранов», — заключил ученый.
