MIT araştırmacıları, çarpışmasız uçuş için biçimsel garanti sunan drone rota planlayıcısı SANDO'yu tanıttı

MIT'deki araştırmacılar, insansız hava araçları (İHA) için SANDO adlı bir yörünge planlayıcısını tanımladı; ad, Safe AutoNomous trajectory planning for Dynamic unknOwn environments (dinamik ve bilinmeyen ortamlar için güvenli otonom yörünge planlaması) ifadesinin kısaltması. Çalışmayı 7 Ekim'de duyuran MIT News'e göre sistem, drone'un daha önce hiç haritalamadığı bir ortamda, içindeki nesneler kimsenin öngöremeyeceği şekilde hareket etse bile bir rota çiziyor ve ekip, ortaya çıkan yörüngelerin çarpışmalardan kaçındığını matematiksel olarak kanıtladı. Makale IEEE Transactions on Robotics dergisinde yayımlanıyor. Araştırmacılar, çökmüş binalara yönelik arama-kurtarma uçuşları, madenlerdeki gizli tünel ağlarının keşfi ya da kalabalık mahallelerde paket teslimatı gibi kullanım alanlarına işaret ediyor.

Bu tür planlayıcılar, hava aracının kamera ve sensör verilerini hedefe giden bir yola dönüştürür. MIT'ye göre mevcut planlayıcıların çoğu ya bilinmeyen bir alandaki engellerin hareketsiz kaldığını varsayıyor ya da hareketli engellerin etrafından, hiçbir kaza yaşanmayacağına dair biçimsel bir güvence vermeden dolaşıyor; bu tür garantiler sunan yaygın sistemler ise genellikle statik bir sahne ya da önceden bilinen engeller gerektiriyor. Araştırmacılara göre, değişen bir sahnede olası her çarpışmayı kontrol etmek pratik kullanım için fazla yavaş olurdu. Baş yazar Kota Kondo, MIT'nin duyurusunda durumu şöyle ifade ediyor: “Bilinmeyen dinamik bir ortamda dayanabileceğiniz pek fazla varsayım yoktur.”

SANDO önce bir güvenlik koridoru oluşturuyor: drone'un içinden uçabileceği, engel içermeyen, birbirine bağlı 3D bölgelerden oluşan bir zincir. Önceki koridorların aksine bu koridor zamanla değişiyor. Özel bir modül hareketli engelleri algılıyor, gruplandırıyor ve nereye yöneldiklerini tahmin etmek için takip ediyor. Engellerin gelecekteki tam yolu bilinmediğinden planlayıcı, her engelin azami hızını alıyor, belirli bir süre içinde ne kadar uzağa gidebileceğini hesaplıyor ve onu ulaşabileceği her noktayı kapsayan bir küreyle sarıyor; ardından koridor bu kürelerin etrafında şekillendiriliyor. Bir ısı haritası planlayıcısı kalabalık “sıcak” bölgeleri işaretliyor, böylece drone bu bölgelerden uzağa yönlendiriliyor. SANDO, koridorun içinde hedefe giden en hızlı rotayı arıyor ve uçuş boyunca hem koridoru hem de yörüngeyi sürekli güncelliyor. Ekip, araç üstü bilgisayarın hızla yeniden planlama yapabilmesi için temeldeki optimizasyonu sadeleştirdi.

Araştırmacıların bildirdiğine göre SANDO, simülasyonlarda hedefine son teknoloji ürünü birkaç sistemden daha hızlı ulaştı ve test edilen ortamların hiçbirinde çarpışma yaşamadı. Gerçek bir İHA ile yapılan ve sistemin hava aracının kendi bilgisayarı ve sensörleri üzerinde çalıştığı 12 test uçuşunda tüm hareketli engellerden kaçındı. Kondo, “SANDO'yu geliştirmenin en zor kısmı matematikti” diyor. Kısa süre önce MIT'de havacılık ve uzay mühendisliği alanında doktorasını tamamlayan Kondo, makaleyi şu anda Madrid'deki Comillas Pontifical University'de (Comillas Papalık Üniversitesi) yardımcı doçent olan Jesús Tordesillas ve MIT'den üç lisansüstü öğrenci Juan Rached, Lili Sun ve Yixuan Jia ile birlikte yazdı. Kıdemli yazar ise MIT'nin Laboratory for Information and Decision Systems (LIDS) ve Aerospace Controls Laboratory bünyesinde çalışan Jonathan P. How. Çalışma kısmen Singapur Savunma Bilim ve Teknoloji Ajansı (Defense Science and Technology Agency of Singapore) tarafından finanse edildi.

Projede herhangi bir rolü olmayan, Çin'deki Zhejiang University'den doçent Fei Gao, planlayıcının hedeflediği sorunu şöyle özetledi: “Planlandığı anda güvenli olan bir yol, ortam değiştikçe güvensiz hale gelebilir.” Gao, karmaşık dinamik ortamlar için pratik bir yaklaşım sunma başarısını SANDO'nun zamanla değişen uçuş koridorlarına, katı kısıtlı yörünge optimizasyonuna ve donanım testlerine bağlıyor. Araştırmacılar sonraki adımlar olarak SANDO'yu hesaplama açısından daha az yük getiren bir hale getirebileceklerini ve kullanıcıların bir robota gündelik dille talimat verebilmesi için onu makine öğrenimi modelleriyle birleştirebileceklerini söylüyor. MIT News ayrıca makalenin yanında SANDO koduna bir bağlantı da veriyor.