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Pilote humain et Intelligence Artificielle : duel ou symbiose ?


C’est très sérieux. A l’heure où les ingénieurs de DJI et autres têtes pensantes s’ingénient à barder les multirotor de capteurs afin de les rendre autonomes, une équipe a renversé le problème et a trouvé une solution pour contrôler n’importe quel drone du commerce, sans ajouter aucun matériel supplémentaire. Grâce à la technologie existante et éprouvée de la motion capture et bien sûr d’un programme informatique, il est possible soit d’assister un pilote débutant à finir un parcours défini sans que sa machine rencontre les murs, soit de prendre le contrôle total de l’engin, quel qu’il soit. Mais cela ouvre bien d’autres perspectives ! Surtout si on ajoute la réalité augmentée à l’équation. On peut dès lors imaginer des applications aussi sportives que variées. Mais voyons déjà comment il est possible de piloter un multirotor sans ajout de composants externes tels que les capteurs d’obstacles ou les baromètres et autres senseurs.

A base de PPM

Il n’y a pas trente-six façons de radio piloter un modèle ou un UAV. Et le point commun à tous les aéronefs non habités, c’est la radio. Pourtant, les multirotors autonomes sont justement conçus pour s’en affranchir autant que possible. Leur électronique embarquée permet de jauger l’environnement afin de conserver un cap, une altitude et une vitesse donnés. Le GPS et les calculateurs sont donc capables d’effectuer une mission et de respecter un plan de vol en conservant pour le pilote la possibilité  de reprendre la main. Drone interactive a misé sur l’inverse. Pour comprendre leur concept, il faut savoir globalement comment on contrôle un drone :

Vulgarisation : Comment contrôle ton un engin à distance ?

La radio

L’aéronef

Pour faire simple, les ordres tels que les mouvements sur les trois axes sont envoyés au drone via un signal cyclique dans lequel une tension électrique est soit à son état haut, soit à son état bas. Sur une période donnée, le temps durant lequel la tension est haute ou basse permet de définir un pourcentage. Et ce pourcentage est compris par l’engin qui reproduira l’action dans les proportions demandées, sur les gaz par exemple. C’est le PWM ou Pulse With Modulation.

Le plus souvent, c’est le pilote qui donne l’ordre par l’intermédiaire de la radio. Et si on la confiait à une intelligence artificielle ? Personne à ma connaissance n’a songé à utiliser la source même du contrôle d’un engin télé piloté : le PPM ( ou plus précisément le PWM dont on parlait plus haut mais sous une forme plus évoluée ).

Et comment intervient l’IA ?

Une interface entre l’Intelligence Artificielle et la radio permet au programme d’analyser le parcours du pilote et de situer la machine dans un cadre tel qu’une salle indoor. Certaines zones sont  » autorisées  » et d’autres sont des obstacles à éviter. Tant que le pilote reste loin des zones restreintes, l’IA n’intervient pas. Mais si le pilote débutant ou le joueur commet une erreur, le programme prend le relais et ses ordres sont prioritaires sur ceux de l’humain. On obtient alors dans un premier temps un pilotage assisté. Mais qui peut le plus peut le moins ou plutôt, dans le cas présent, qui peut le moins peut le plus.

En effet, puisque l’IA peut partiellement contrôler la machine volante ( ou roulante d’ailleurs ), elle peut aussi totalement gérer le pilotage. Mais c’est la combinaison des deux intelligences qui est la plus prometteuse car si on ajoute la réalité augmentée au concept, on obtient un jeu vidéo. Ou un programme d’entraînement adaptable à différentes situations. 

Un gameplay inversé et une physique simulée

Magnifique schéma illustratif !

Imaginez deux drones qui foncent l’un vers l’autre. Avant la collision, l’IA stoppe les machines et les fait repartir dans le sens opposé. En dosant bien les réactions des machines, on obtient un effet de répulsion, comme deux aimants qui se repoussent. C’est la reproduction d’une physique réaliste, comme dans les jeux vidéo.

Prenons un flipper et les deux bumpers qui servent à renvoyer la balle. Remplaçons cette dernière par un drone et donnons au joueur non pas le contrôle du drone mais celui des bumpers. Le programme pilote la machine et le joueur la renvoie alors que le logiciel simule le comportement d’une bille. On peut aussi habiller l’écran aux couleurs d’un flipper pour rendre l’expérience plus réaliste encore.

Comment l’IA repère-t’elle le drone dans l’espace ?

Quand je vous disais qu’aucun matériel supplémentaire n’est à ajouter, j’omettais les petites boules qui permettent à la caméra Infra Rouge de repérer le drone dans un périmètre donné. Très légères, ces boules se placent sur n’importe quelle machine du commerce. Il suffit ensuite d’ajouter les caméras et les algorithmes de pilotage. Et c’est tout.

Effectivement, l’usage de caméras IR et du Motion Sensor n’est pas nouveau et se démocratise largement. Depuis longtemps déjà on voit fleurir sur internet des vidéos de vols synchronisés dans lesquelles des flottes de multirotors évoluent dans un balai sans failles. On a même assisté à des records du monde avec plusieurs centaines de drones évoluant de concert. Mais dans ce cas, où est l’innovation ?

Une camera IR devenue abordable depuis la démocratisation de cette techno

100 % algorithme !

Les deux compères de Drone Interactive, grâce à leurs compétences respectives de codeur et de conseiller technique, ont entièrement crée le programme d’intelligence artificielle. Et ils sont tellement confiants dans les prouesses de leur bébé virtuel qu’ils m’ont proposé un duel qui ne se refuse pas. Bien que le projet en soit encore à ses débuts, un défi entre un pilote humain et une machine pilotée par l’IA a été évoqué. Il est d’ailleurs intéressant de constater qu’un racer était présent sur le stand du salon Vivatech, lors de ma visite. Est-ce à dire que Drone Interactive lorgne vers des applications sportives ou était-ce simplement pour démontrer qu’on peut appliquer cette technologie à tous les modèles de multis ?

Quoi qu’il en soit et même si la technologie infra rouge fonctionne mieux en intérieur ( il existe des solutions pour utiliser les caméras en extérieur mais sont elles fiables ? ), il suffira d’une grande salle pour que l’homme et l’algorithme s’affrontent. On ne peut présager du résultat mais cela sera riche d’enseignement tant pour les uns que pour les autres. Et rien n’empêche d’utiliser un 130 survitaminé pour tenter de surpasser la précision diabolique de l’IA qui ne manquera pas de prendre ses virages le plus proprement possible.

Je sais, je vous ai habitué à mieux niveau montage photos…

Réalité augmentée ou illusion diminuée ?

La combinaison du programme informatique, de l’humain et de la réalité augmentée permet d’envisager bien des applications. Ludiques, professionnelles, industrielles ou pédagogiques, le vrai point fort de Drone Interactive c’est de proposer le contrôle déporté de la machine en superposant le programme au protocole de la radio. Le degré de liberté pour le joueur / pilote est probablement réglable ou ajustable et les applications futures ne manquent pas. Des gates virtuelles au fantôme pour l’entrainement au FPV Racing ou à l’assistance au pilotage sportif de précision, il n’y a pas que dans les applications loisir ou professionnelles qui sont en jeu ici. Sans parler du pont naturel avec le monde des jeux vidéo qui pourrait donner des idées aux développeurs. Tout reste à imaginer bien que le projet soit encore au stade de développement.

Le fantômr de votre tour précédent dans vos lunettes et la correction de trajectoires sont envisageables

Démonstration globale

 


8 comments on “Pilote humain et Intelligence Artificielle : duel ou symbiose ?

  1. Tachky

    Si je comprends bien, au lieu d’avoir un capteur embarqué qui agit directement sur le multi, il y a des capteurs externes qui agissent par le biais de la télécommande ?
    Le soucis avec cette solution c’est que ça ne reste valable que pour l indoor et ce n’est pas le multi qu’on équipe de capteur mais le terrain. l’avantage c’est que l’ia à une vision total du terrain et peu donc contrôler tous les appareils en même temps.
    Pour l’instant pour le même résultats sans capteurs externe je ne vois que la demo de vol en aile volante du MIT.
    Il y a 2 obstacles majeurs pour le pilotage automatique : il faut que l’IA ait la vision plus intéressante possible, ce qui est plus facile avec des capteurs fixes sue le terrain et ensuite il faut que l’IA prennent les bonnes décisions, ce combat est le même qu’on ait le capteur en interne ou en externe.
    Au fait, je pense que les spectacles avec les essains de multirotor doivent utiliser la même technique de capteur externe qui passe par des voies radiocommandes contrôler les différents appareils.

    • Alors il y a pas de capteurs sur la radio. C’est purement logiciel en dehors des caméras. Et je suis d’accord avec toi pour la vision mais il suffit d’ajouter des caméras supplémentaires. Et l’IA est paraît il très performante. D’où l’idée du duel

      • Tachky

        yes, quand je parlais de capteur, je pensais aux caméras (capteurs optiques ^^). Pour l’aile volante du MIT il me semble que les caméras embarqué transmettent la vidéo au sol comme pour un pilote et que c’est un ordinateur un peu plus puissant que le matériel embarqué s’occupe de l’interprétation et de renvoyer les commandes à l’aile.

    • Tachky

      En fait la différence entre les 2 approches (capteurs embarqué ou sur le terrain) est presque la même que entre pilotage en FPV et pilotage à vue.

  2. CLEMENT

    Je parlais de l’IA embarquée avec une start-up ce we et d’un logiciel de 4 Mocts !!! et des règles de 50 ko ! (30 ans de recherche).

    Et on imaginait l’optimisation d’un circuit de course. Vous repérez les gates et les flags et le logiciel optimisé la course en toute autonomie. Une autre façon de faire vous mémorisez le circuit avec qq vols et l’IA prend le relai…

    Ce programme (breveté) peut aussi piloter un nombre invraisemblable d’objets connectés en même en essaim.

    Pourquoi parce qu’il calcule les processus que si c’est utile !

    Bref l’IA arrive partout

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