世界最速の自律飛行レーシングドローンを支える科学技術(The science behind world’s fastest autonomous racing drone)

2026-10-16 デルフト工科大学(TU Delft)

デルフト工科大学の研究チームは、前方カメラ1台と慣性計測装置(IMU)だけを用い、高速で障害物を回避しながら飛行する自律レーシングドローン「MonoRace」を開発した。従来の自律飛行システムでは複数段階の制御処理や高性能なセンサーが必要となるが、本システムでは、小型のニューラルネットワークがモーターへの制御指令を直接生成する。強化学習によって訓練されたネットワークは、機体に搭載された小型コンピューター上で毎秒500回の制御指令を出力する。GPSや外部の位置計測装置を使わず、カメラ画像と機体の運動情報を統合することで、画像のぶれやセンサーの制約がある環境でも高速飛行を可能にした。2025年のアブダビでの国際大会では、最高時速100kmに達し、自律飛行チームに加えて、元世界王者3人との競争でも勝利した。この成果は、限られた計算資源で高速かつ頑健な判断を行う「身体性AI」の進展を示し、自動運転車や移動ロボットなどへの応用も期待される。

世界最速の自律飛行レーシングドローンを支える科学技術(The science behind world’s fastest autonomous racing drone)

<関連情報>

MonoRace:チャンピオンレベルのドローンレースのための堅牢な単眼AI MonoRace: Robust monocular AI for champion-level drone racing

Stavrow A. Bahnam, Robin Ferede, Till M. Blaha, Anton E. Lang, […] , and Guido C. H. E. de Croon
Science Robotics  Published:14 Oct 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/scirobotics.aee9250

Abstract

Autonomous drone racing represents a major frontier in robotics research. It requires an artificial intelligence (AI) that can run onboard lightweight flying robots under tight resource and time constraints while pushing the physical system to its limits. The state of the art in this area consists of a system with a stereo camera and an inertial measurement unit (IMU) that beat human drone-racing champions in a controlled indoor environment. Here, we present MonoRace, an onboard drone-racing approach that generalizes to a competition environment without any external motion tracking system, using only a monocular rolling-shutter camera and an IMU. The approach features robust state estimation that combines neural network–based gate segmentation with a drone model. Moreover, it includes an offline optimization procedure that leverages the known geometry of gates to refine any state estimation parameter. This offline optimization is based purely on onboard flight data and is important for fine-tuning the extrinsic camera calibration parameters. Furthermore, the guidance and control are performed by a neural network that forgoes inner-loop controllers by directly sending motor commands. This small network runs on the flight controller at 500 hertz. The proposed approach won the Abu Dhabi Autonomous Drone Racing Competition 2025, outperforming all competing autonomous drone race teams and three world champion human pilots in a direct knockout tournament. It reached speeds up to 100 kilometers per hour on the competition track and successfully coped with problems such as camera interference and IMU saturation.

0109ロボット
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