Інженери з Інституту робототехніки Університету Карнегі - Меллона запропонували метод навчання системи управління безпілотниками, який полягає в навмисному стиканні дрона з перешкодами. Препринт статті опубліковано на arXiv.org.
На сьогоднішній день існує велика кількість різних систем, що дозволяють безпілотникам уникати зіткнення з перешкодами, такі технології останнім часом почали з'являтися навіть у «рідному» програмному забезпеченні популярних дронів (наприклад, DJI Phantom 4). Переважна більшість подібних систем спочатку вчать розпізнавати перешкоди і уникати зіткнень за допомогою додаткових датчиків, проте в новій роботі інженери вирішили використовувати зворотний підхід, для чого навмисно врізалися безпілотником в різні об'єкти, а для аналізу використовували тільки кадри фронтальної камери.
В якості апаратної платформи дослідники вибрали квадрокоптер AR Drone 2.0, на який встановили штатний захисний каркас з поліпропілену. Навчання безпілотника відбувалося за наступним сценарієм: дрон починав політ у випадковій точці приміщення і рухався вперед, записуючи кадри з камери, після чого стикався з перешкодою, повертався на вихідну точку (якщо пережив зіткнення) і знову починав рухатися вперед, але вже в іншому напрямку.
Після зіткнення записані кадри розбивалися на дві групи: перша група містила в собі зображення до зіткнення і використовувалася як приклад відповідного оточення для польоту, в той час як друга група, що містить кадри зіткнення, використовувалася в якості негативного прикладу. Обидві групи зображень використовувалися для навчання згорточної нейромережі, що управляє автономним переміщенням квадрокоптера. Всього дрон налітав в режимі навчання 40 годин, за цей час безпілотник скоїв 11500 зіткнень в 20 різних приміщеннях.
Як зазначають автори статті, такий підхід дозволяє отримати великий масив даних для навчання нейромережі, що позитивно позначається на результаті, а втручання людини потрібне тільки для заміни акумулятора. Крім того, поліпропіленовий каркас дешево коштує і при необхідності легко змінюється, а зіткнення на невеликій швидкості не приносять дрону ніякої шкоди.
Навчений на прикладі 11,5 тисяч зіткнень дрон інженери протестували в різних ситуаціях, які в тому числі включали велику кількість перешкод (крісла в коридорі) і рухомі перешкоди (людина, що йде коридором). Квадрокоптер продемонстрував, що здатний самостійно пересуватися в таких умовах, огинаючи перешкоди. Через те, що як датчик використовується фронтальна камера, дрон у польоті постійно оглядається, проте навіть на демонстраційному відеозаписі видно, що безпілотник іноді все одно врізається в стіни.