オリンピックやスーパーボウルなどのさまざまなイベントで使用されてきたドローンの群れが実際に動いているのを見たことがあるでしょう。これらすべてのイベントで、ドローンの群れは群衆を魅了するカラフルなエンターテイメントを提供しました。ドローンの群れに興味があり、それらがどのように機能するかを知りたい場合は、適切な場所に来ました。
ドローンの群れは、複雑なアルゴリズムと、個々のドローンに搭載されたカメラと近接センサーを組み込むことによって生成されます。それはまだ進行中の作業ですが、それほど遠くない将来に、箱から出してすぐに群れとして機能するドローンを手に入れることが期待できます。
ドローンの群れは、世界中で娯楽のために使用されてきました。おそらく、2016年にディズニーワールドで夜空を飛んだ何百ものドローンが、「スターブライトホリデー」と呼ばれるショーで歌われた音楽に振り付けられたことを覚えているでしょう。 2017年、スーパーボウルでのレディーガガのライブパフォーマンスの一部としてドローンの群れが登場しました。
中国人は、取り残されないように、少し前に彼らの新年を祝うためにドローンの群れを使用しました。そしてワーナーブラザースは最近、ドローンの群れを使って映画「ワンダーウーマン」を宣伝しました。ドローンショーは、covid-19パンデミックの最中に医療従事者の努力を称賛するために作成されました。
この記事では、ドローンの群れがどのように生成されるかについて説明し、これらすべてのイベントでのドローンの群れの展開について理解を深めていただければ幸いです。
ドローンスウォームはどのように機能しますか？
ドローンの群れの概念は、ミツバチなどの昆虫の自然な群れを見ることから着想を得ました。研究者やエンジニアは、ロボット工学の世界で群れの行動を再現する未来を思い描いており、これで達成できることに制限はありません。しかし、ご覧のとおり、ロボット工学で群行動を再現することは非常に困難です。一つには、多くの処理能力が必要です。 1ダースのドローンに単純な自律同期飛行を実行させるために必要な処理能力でさえ、莫大です。ここで、数百または数千のドローンに必要となる処理能力について考えてみましょう。たくさんありますよね？
技術の進歩のおかげで、何百ものドローンを自律的に飛行させることが可能です。そうでなければ、この記事の冒頭で話したドローンショーはおそらく行われなかったでしょう。これらのドローンショーは数年前には不可能だったでしょうが、技術の急速な進歩によりすべてが可能になりました。
そのため、特に車載カメラを組み込んだおかげで、ドローンの群れが可能になりました。 および近接センサー ドローンに。近接センサーは、ドローンが互いの存在を検出し、衝突を回避するために特に重要です。スーパーボウルやオリンピックでドローンの群れが衝突し、空から落ちてしまうことを想像してみてください。見出しは「ドローンの群れがうまくいかないのでエピックは失敗する！」のようなものになるでしょう、ハハ。しかし、ありがたいことに、近接センサーにより、ドローンは飛行中に互いに安全な距離を保つことができます。
ドローンの群れはどのように通信しますか？
車載カメラと近接センサーはドローンの群れを生み出すための鍵ですが、ドローンにいくつかのアクションを実行させるためのもう1つの大きな進歩は、コマンドの分散化です。初期のドローンスウォームは、スウォーム内の他のすべてのドローンに情報/コマンドを提供するある種の「リードドローン」として、スウォーム内にドローンを持っていました。このようなコマンドには、エリアマップ全体または群れが回避する必要のある障害物が含まれます。
ただし、この集中管理システムには大きな問題があります。これは、多くの情報が群れの中でリードドローンから他のドローンに渡され、帯域幅の制限のために通常遅延が発生するためです。また、リードボットが損傷したり、技術的な問題が発生したりした場合、情報をリードドローンに依存しているため、群れ全体が影響を受けます。
コマンドの分散化の概念は、集中化されたシステムの問題を回避し、ドローンを真の群れのように動作させることです。分散化システムでは、個々のドローンは、そのすぐ近くにあるドローンである隣接するドローンとデータを通信/共有します。
群れの全長に沿ってデータを渡すという利点があり、これにより、より動的な操作が可能になります。これを、群衆の中を移動する自分に例えます。群衆の中のすべての人に焦点を合わせるのではなく、代わりに、あなたに最も近い人に焦点を合わせて、彼らにぶつからないようにします。
また、あなたは必ずしもあなたの道やあなたの周りのすべての人を見るとは限りませんが、彼らがあなたに近づくと、あなたの目であるあなたの「近接センサー」は、この場合、他の人と衝突しないように移動または方向転換するタイミングを教えてくれます。ドローンの分散型システムはこのように機能します。
ドローンの分散型コマンドがどのように機能するかを確認する別の方法は、15人の1年生が腕の幅で互いに離れて立って円を描くように言われたと言うことです。一年生は、一人一人がどこに行くのかを実際に知らなくても、直感的に円を描くことが期待でき、一人一人が最も近い人とコミュニケーションを取ります。
意図した形を知り、隣人とコミュニケーションをとることでこの形を形成するのに十分であり、誰かが足したり引いたりした場合、円は子供たちに補償する必要のある正確な寸法を伝える必要なしに調整されます。
もちろん、これはドローンがどのように通信するかを見る簡単な方法です。実際には、これは非常に複雑なプロセスであり、ドローンのオンボードコンピューターのプロセッサーが頭脳として機能し、1秒間に数百の計算を実行します。特に安全に飛行できるドローンの数を考えると、処理能力の限界は依然として克服する必要のある主要なハードルの1つです。しかし、年を追うごとに技術が飛躍的に進歩しているように見えるため、近い将来、これが解決されることが期待できます。
インテルのスウォーミングドローン
Intelは、ドローンの群れへの貢献で過去2年間に波を立ててきました。彼らのドローン群れの取り組みは非常に重要であるため、群れをなすドローンについて少しお話ししたいと思います。 IntelはArsElectronicaFuturelabと共同で、2015年に有能なエンジニアチームを結成しました。
チームは、ドイツの飛行場上空を自律的に飛行できる100機のドローンの群れを製造することで大きな偉業を成し遂げました。ドローンショーは、オーケストラによるフィッティングサウンドトラックの追加によってさらに面白くなりました。 100機のドローンを自律的に飛行させることで、チームはギネス世界記録を更新しました。
IntelとArsElectronicaFuturelabのチームは、カリフォルニア州パームスプリングスの砂漠にさらに100機のドローンを飛ばして、再び魔法をかけました。ここでのチームの目的は、FAAに対してドローンの群れの安全性を証明することでした。群れドローンの最初の公開展示が行われるのは、後にオーストラリアのシドニーの港になります。音楽のないドローンショーとは何ですか？ドローンショーが行われている間、シドニーユースオーケストラはバックグラウンドでいくつかの音楽を提供しました。
100機のドローンを自動的に飛行させるのは偉業だと思うなら、IntelとArs Electronica Futurelabの合同チームは、100機を飛行してから1年も経たないうちに500機のドローンを飛行したため、独自の記録を更新しました。100機と500機の飛行に必要な労力の違いは重要です。 、そしてチームが100を飛行してから1年も経たないうちにこれを達成したことは大きな問題です。
改良されたハードウェアとアルゴリズムは、ドローンの数を500に増やすための鍵でした。群れの中の各ドローンは、Intelが「流れ星」と呼んだクワッドコプターで構成されています。各流れ星は柔らかい素材でできており、耐候性があります。インテルはまた、公共のディスプレイでの安全を確保するためにケージプロペラを使用しました。
ドローンスワームを作成するにはどうすればよいですか？
あなたがロボット工学やその他の関連分野のエンジニアや研究者でない限り、自分のドローンの群れを作ることは日常のジョーの手の届かないところにあります。ドローンの群れを作るプロセスは複雑であり、何年にもわたる研究とテストの後で完成することにはほど遠いです。
ただし、ドローンの群れは毎年大幅に改善されており、将来的には箱から出してすぐに使えるドローンを入手できると期待できます。
ドローンスウォームの可能性
ドローンの群れの可能性は事実上無限です。以下は、ドローンの群れが適用される可能性のある領域です。
多様性
将来的には、さまざまな種類とサイズのドローンで構成されるドローンの群れが見られることが期待できます。ドローンのメンバーが異なる機能を持つ異なるタイプのドローンを持っている場合、より効率的で効果的な可能性があります。
今日利用可能なドローンの群れは、小さくて同一のドローンでできています。ただし、さまざまな種類のドローンを使用してドローンの群れを作成することに成功しています。そのため、将来的にはより複雑なマルチドメインドローンを期待する必要があります。
カスタマイズ
カスタマイズ可能なドローンの群れを持つことの主な利点は柔軟性です。司令官が望むようにドローンを追加または削除するだけでどれほど便利か想像してみてください。もちろん、新しいドローンを既存の群れに追加するには、群れが新しいドローンと通信できる必要があるため、ドローン間の通信が必要になります。また、既存のドローンの群れは、ドローンの取り外しと追加に適応する能力を備えている必要があります。
カスタマイズにより、司令官、ひいてはドローンの群れが群れのニーズに適応できるようになります。ドローンのカスタマイズに関する研究はまだ進行中ですが、これまでに得られたデータは、この概念がまだ可能である可能性があることを示しています。
硬化
最終的には、妨害に強いドローンを製造する必要があります。ドローンの群れは機能するために互いに通信することに依存しているため、ドローンの群れに対抗する方法は妨害であり、群れが機能できないことを保証します。
ドローンの群れが進歩するにつれて、さまざまな種類の干渉に対して群れを強化する必要があります。
画像ソース：Intel