Du har med största sannolikhet sett drönarsvärmar i aktion eftersom de har använts vid olika evenemang som OS, Super Bowl och så vidare. I alla dessa evenemang gav drönarsvärmar färgglad underhållning som fascinerade publiken. Om du är nyfiken på drönarsvärmar och vill veta hur de fungerar, har du kommit till rätt plats.
Dronesvärmar produceras av komplexa algoritmer och genom att integrera kameror ombord och närhetssensorer på individuella drönare. Det är fortfarande ett pågående arbete, men du kan förvänta dig att få drönare som fungerar som en svärm ur lådan någon gång inom en inte alltför avlägsen framtid.
Drönarsvärmar har använts över hela världen för underhållning. Du kanske minns de hundratals drönare som flögs över natthimlen på Disney World 2016 och som koreograferades till musik som sjöngs under en show som heter "Starbright Holidays". Under 2017 visades drönarsvärmar som en del av Lady Gagas liveframträdande i Super Bowl.
Kineserna, för att inte lämnas kvar, använde en drönarsvärm för att fira sitt nyår för inte så länge sedan. Och Warner Bros använde nyligen drönarsvärmar för att marknadsföra sin "Wonder Woman"-film. Drönarshower har till och med producerats för att applådera hälsoarbetares ansträngningar under covid-19-pandemins tjocka.
I den här artikeln kommer jag att diskutera hur drönarsvärmar produceras, och förhoppningsvis ge dig en större uppskattning av utplaceringen av drönarsvärmar vid alla dessa evenemang.
Hur fungerar drönarsvärmar?
Konceptet med drönarsvärmar inspirerades av att titta på naturliga svärmar av insekter som bin. Forskare och ingenjörer har föreställt sig framtiden för att replikera svärmbeteende i robotvärlden och de kan inte se någon gräns för vad som kan uppnås med detta. Men du förstår, att replikera svärmbeteende inom robotik, och följaktligen är drönare väldigt svårt. För det första krävs mycket processorkraft. Till och med processorkraften som krävs för att få ett dussin drönare att utföra enkla autonoma synkroniserade flygningar är enorm. Tänk nu på processorkraften som kommer att krävas för hundratals eller tusentals drönare. Det är en hel del, eller hur?
Tack vare tekniska framsteg är det möjligt att flyga hundratals drönare självständigt. Annars kunde drönarshowerna vi pratade om i början av den här artikeln omöjligt ha ägt rum. Dessa drönarshower skulle ha varit omöjliga för några år sedan men de snabba framstegen inom tekniken har gjort det hela möjligt.
Så drönarsvärmar är möjliga, särskilt tack vare inkorporeringen avkameror ombord och närhetssensorer på drönarna. Närhetssensorerna är särskilt viktiga för att drönarna ska upptäcka närvaron av varandra och undvika att kollidera. Föreställ dig att drönarsvärmarna vid Super Bowl eller OS kolliderar med varandra och till och med faller från himlen. Rubriken skulle vara något i stil med "Epic fail as drone swarms go wrong!", haha. Men tack och lov gör närhetssensorer att drönarna kan hålla ett säkert avstånd från varandra under flygning.
Hur kommunicerar drönarsvärmar?
Medan ombordkameror och närhetssensorer är nyckeln till att producera drönarsvärmar, är ett annat stort genombrott mot att låta drönare utföra flera åtgärder på egen hand decentraliseringen av kommandon. Initiala drönarsvärmar brukade ha en drönare i svärmen som någon sorts ”lead drönare” som ger information/kommandon till alla andra drönare i svärmen. Sådana kommandon inkluderar hela områdeskartan eller hinder som svärmen bör undvika.
Det finns dock ett stort problem med detta centraliserade kontrollsystem. Detta beror på att mycket information kommer att skickas från den ledande drönaren till den andra drönaren i svärmen och förseningar uppstår vanligtvis på grund av bandbreddsbegränsningar. Dessutom, om lead-boten skulle skadas eller uppleva något tekniskt problem, kommer hela svärmen att påverkas eftersom de är beroende av lead drönaren för information.
Konceptet med decentralisering av kommandon är att undvika problemen med det centraliserade systemet och få drönarna att bete sig som en sann svärm. I decentraliseringssystemet kommunicerar/delar varje enskild drönare data med sin granne som är drönare i sin närmaste omgivning.
Det finns fördelen med att skicka data längs hela svärmens längd och detta ger upphov till en mer dynamisk operation. Jämna detta med att du rör dig genom en folkmassa. Du kommer inte att fokusera på varenda person i mängden utan istället fokusera på de personer som står dig närmast så att du kan undvika att stöta på dem.
Dessutom kommer du inte nödvändigtvis se alla i din väg eller omkring dig, men när de närmar sig dig kommer din "närhetssensor", som är dina ögon, i det här fallet att tala om för dig när du ska flytta eller vända dig så att du undviker att kollidera med andra människor . Ett decentraliserat system av drönare fungerar på detta sätt.
Ett annat sätt att se på hur decentraliserat kommando över drönare fungerar är att likna dem med att säga att 15 förstaklassare uppmanas att göra en cirkel genom att stå isär från varandra på en arms bredd. Du kan förvänta dig att förstaklassarna bara intuitivt bildar cirkeln utan att riktigt veta var varje person kommer att vara och varje enskild person kommer att kommunicera med personen som står dem närmast.
Att känna till den avsedda formen och kommunicera med grannar räcker för att bilda denna form och skulle någon läggas till eller subtraheras, kommer cirkeln att justeras utan att behöva berätta för barnen de exakta måtten de behöver kompensera för.
Naturligtvis är detta ett enkelt sätt att se på hur drönare kommunicerar. I verkligheten är det en mycket komplex process där processorerna i drönarnas inbyggda datorer fungerar som deras hjärnor och utför hundratals beräkningar per sekund. Begränsningar i processorkraft är fortfarande ett av de största hindren som måste övervinnas, särskilt när man överväger antalet drönare som kan flygas säkert. Men du kan förvänta dig att detta kommer att lösas inom en snar framtid eftersom det verkar ske exponentiella framsteg inom tekniken för varje år som går.
Intels svärmande drönare
Intel har gjort vågor under de senaste åren för deras bidrag till drönarsvärmar. Deras drönarsvärminsatser är så betydande att vi skulle vilja prata lite om deras svärmande drönare. Intel i samarbete med Ars Electronica Futurelab samlade ett talangfullt team av ingenjörer 2015.
Teamet utförde en betydande bedrift genom att producera en svärm av 100 drönare som kunde flyga autonomt över ett flygfält i Tyskland. Drönarshowen gjordes ännu mer intressant genom tillägget av ett passande soundtrack av en orkester. Att flyga 100 drönare autonomt ledde till att laget slog Guinness världsrekord.
Intel och Ars Electronica Futurelabs team utförde sin magi igen genom att flyga ytterligare 100 drönare över öknen i Palm Springs, Kalifornien. Syftet med teamet här var att bevisa säkerheten för deras drönarsvärmar för FAA. Det skulle senare vara i hamnen i Sydney, Australien som den första offentliga uppvisningen av svärmdrönare skulle inträffa. Vad är en drönarshow utan lite musik? Sydney Youth Orchestra stod för lite musik i bakgrunden medan drönarshowen pågick.
Om du tror att det var en bedrift att flyga 100 drönare automatiskt, slog Intel och Ars Electronica Futurelabs kombinerade team sitt eget rekord då de flög 500 drönare mindre än ett år efter att ha flugit 100. Skillnaden i de ansträngningar som krävs för att flyga 100 och 500 drönare är betydande , och att laget uppnådde detta mindre än ett år efter att ha flugit 100 är en stor sak.
Förbättrad hårdvara och algoritmer var nyckeln till att öka antalet drönare till 500. Varje drönare i svärmen består av en quadcopter som Intel kallade en "stjärnfall". Varje stjärnfall är gjord av mjuka material och är väderbeständig. Intel använde också inkapslade propellrar för att garantera säkerheten på offentliga skärmar.
Hur gör jag en drönarsvärm?
Såvida du inte är ingenjör eller forskare inom robotik och andra relaterade områden, är det utom räckhåll för en vardaglig Joe att få din egen drönare att svärma. Processen att skapa drönarsvärmar är komplex och är långt ifrån fulländad efter år av forskning och tester.
Däremot görs betydande förbättringar av drönarsvärmar årligen och du kan förvänta dig att få drönare som fungerar som en svärm ur lådan någon gång i framtiden.
Möjligheter för drönarsvärmar
Drönarsvärmarnas möjligheter är praktiskt taget oändliga. Nedan finns områden där drönarsvärmar kan appliceras.
Mångfald
Du kan förvänta dig att se en drönarsvärm bestående av olika typer och storlekar av drönare i framtiden. Det finns möjlighet till mer effektivitet och effektivitet om medlemmarna i drönarna har olika typer av drönare med olika kapacitet.
Drönarsvärmarna som finns tillgängliga idag är gjorda av små och identiska drönare. Det har dock varit framgång att skapa drönarsvärmar med olika typer av drönare. Och det är därför du bör förvänta dig mer komplexa drönare med flera domäner i framtiden.
Anpassning
Den största fördelen med att ha anpassningsbara drönarsvärmar är flexibiliteten. Föreställ dig hur bekvämt det skulle vara för befälhavare att helt enkelt lägga till eller ta bort drönare som de så önskar. Naturligtvis, för att nya drönare ska läggas till en befintlig svärm, kommer det att finnas ett behov av kommunikation mellan drönare eftersom svärmen måste kunna kommunicera med den nya drönaren. Dessutom skulle den befintliga drönarsvärmen behöva ha förmågan att anpassa sig till borttagning och tillägg av drönare.
Anpassning skulle göra det möjligt för befälhavare, och följaktligen drönarsvärmar, att anpassa sig till svärmens behov. Forskning pågår fortfarande om anpassning av drönare, men de data som erhållits hittills visar att detta koncept ännu kan vara möjligt.
Härdning
Det skulle så småningom bli ett behov av att producera drönare som är resistenta mot störning. Eftersom drönarsvärmar är beroende av att kommunicera med varandra för att fungera, skulle ett sätt att motverka en drönarsvärm vara störning som skulle säkerställa att svärmen inte skulle kunna fungera.
När framsteg inom drönarsvärmar dyker upp, skulle det finnas ett behov av att härda svärmar mot olika typer av störningar.
Bildkälla:Intel