Controlando drones con IA (Aprendizaje por refuerzo Python Quadcopter)
Contenido
- Introducción 🌟
- Controlando drones manualmente 🎮
- Los desafíos del control de drones 🚁
- 3.1. Ambiente inestable y métodos matemáticos robustos 🔄
- 3.2. ¿Qué es un quadcopter? 🚀
- 3.3. Acciones necesarias para controlar un quadcopter en 2D ✋
- 3.4. La importancia de la amplitud de levante y la diferencia de potencia ⚡
- La teoría del control Fury y los drones actuales 📡
- 4.1. Control Fury y movimiento hacia un punto fijo 📌
- 4.2. El controlador PID y su utilidad en el control de drones 🎛️
- 4.3. Ventajas y desventajas del control PID 📊
- La llegada de la inteligencia artificial a los drones 🤖
- 5.1. Introducción a la inteligencia artificial y el aprendizaje por refuerzo 🧠
- 5.2. La importancia del entrenamiento en un entorno controlado 🏋️♀️
- 5.3. La formación de entornos en el aprendizaje por refuerzo 🔀
- Formación de agentes a través de aprendizaje por refuerzo 🎯
- 6.1. Configuración de acciones para el agente 🏃♂️
- 6.2. Configuración de las observaciones para el agente 👀
- 6.3. Configuración de las recompensas para el agente 🏆
- 6.4. Comenzando con el entrenamiento del agente 🚀
- Comparando el control humano y el aprendizaje por refuerzo 🆚
- 7.1. Desempeño del agente en comparación con el control humano 🔄
- Conclusiones finales 🎉
- Recursos adicionales 📚
Introducción 🌟
En este video, mostraré cómo crear una inteligencia artificial que pueda controlar drones en 2D. Aunque ya existen métodos matemáticos robustos para controlarlos, es interesante explorar las posibilidades que ofrece el aprendizaje por refuerzo. Los drones son vehículos ágiles que utilizan cuatro rotores para generar impulso y levantarse en el Aire. En este entorno, controlar un drone manualmente puede ser todo un desafío debido a su inestabilidad. A través del aprendizaje por refuerzo, podemos entrenar a un agente para que pilote los drones de manera autónoma. En este artículo, exploraremos los conceptos básicos del control manual de drones, los desafíos asociados y cómo la inteligencia artificial puede mejorar el rendimiento de los drones.
Controlando drones manualmente 🎮
El control manual de drones es una tarea compleja debido a la inestabilidad del entorno. Para controlar un drone en 2D, es necesario ajustar la amplitud de levante y la diferencia de potencia entre los rotores. La amplitud de levante determina la potencia de ambos rotores y se utiliza para controlar la altitud del drone. Por otro lado, la diferencia de potencia entre los rotores permite que el drone se incline hacia un lado u otro, moviéndose en esa dirección. Sin embargo, esta forma de control manual tiene sus limitaciones, especialmente cuando se trata de alcanzar un objetivo específico.
Los desafíos del control de drones 🚁
3.1. Ambiente inestable y métodos matemáticos robustos 🔄
El entorno en el que se mueven los drones es altamente inestable, lo que dificulta su control manual. Afortunadamente, existen métodos matemáticos robustos, como el control Fury, que se utilizan actualmente para controlar drones de manera precisa y eficiente. El control Fury se basa en el cálculo del error entre la posición actual del drone y su posición objetivo, utilizando este error para determinar las acciones del drone. Un gran ejemplo de controlador en la teoría del control es el controlador PID, que utiliza la suma ponderada del error proporcional, derivativo e integral para generar la potencia de los rotores. Este enfoque es bueno, pero presenta limitaciones en situaciones en las que el objetivo está lejos.
3.2. ¿Qué es un quadcopter? 🚀
Un quadcopter es un tipo de drone que utiliza cuatro rotores para generar impulso y controlar su movimiento. Estos rotores giran rápidamente, empujando el aire hacia abajo y generando la fuerza necesaria para mantener el drone en vuelo. Gracias a su diseño ágil y versátil, los quadcopters se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde la fotografía aérea hasta la entrega de paquetes.
3.3. Acciones necesarias para controlar un quadcopter en 2D ✋
En el caso de un quadcopter en 2D, solo hay dos acciones principales que importan: la amplitud de levante y la diferencia de potencia entre los rotores. La amplitud de levante controla la potencia de los rotores y se utiliza para luchar contra la gravedad y controlar la altitud del quadcopter. Por otro lado, la diferencia de potencia entre los rotores determina la inclinación del drone. Si el rotor izquierdo gira más rápido que el derecho, el quadcopter se inclinará hacia la derecha y se moverá en esa dirección. Estas dos acciones básicas permiten controlar el movimiento del quadcopter en el entorno 2D.