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這款“機器人鳥”以 45 英里/小時的速度在森林中飛行——無需 GPS 或燈光

作者: 時間:2025-06-09 來源:香港大學 收藏

Featured ImageSUPER 能夠在復雜環(huán)境中高速導航,實現(xiàn)了以前無法達到的安全水平。來源:香港大學

本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/202506/471183.htm

與鳥類不同,鳥類以驚人的速度和敏捷性在未知環(huán)境中導航,而無人機通常依賴外部引導或預先規(guī)劃的路線。然而,香港大學機械工程系教授張福及其研究團隊的一項突破性發(fā)展,使無人機和微型空中飛行器(MAVs)比以往任何時候都更接近鳥類的飛行能力。

該團隊開發(fā)了安全高速空中(SUPER),能夠在超過 20 米每秒的速度飛行,并使用僅靠機載傳感器和計算能力避開厚度僅為 2.5 毫米的障礙物——例如電線或樹枝。SUPER 具有緊湊的設計,軸距僅為 280 毫米,起飛重量為 1.5 公斤,展示了卓越的敏捷性,能夠在夜間導航密集的森林,并巧妙地避開細線。

張教授將這項發(fā)明描述為無人機技術領域的革命性突破,"想象一下,一只'鳥'在森林中迅速穿梭,輕松躲避樹枝和障礙物。這是自主飛行技術的重要進步。我們的系統(tǒng)使微型飛行器能夠在復雜環(huán)境中高速飛行,實現(xiàn)了以前無法達到的安全水平。這就像賦予無人機鳥類的反應能力,使其能夠在實時躲避障礙物的同時,朝著目標飛馳。"

這一突破在于硬件和軟件的復雜集成。SUPER 采用了一種輕量級的 3D 激光雷達傳感器,能夠以精準的精度檢測 70 米范圍內(nèi)的障礙物。這搭配了一個高級規(guī)劃框架,在飛行過程中生成兩條軌跡:一條通過進入未知空間來優(yōu)化速度,另一條通過保持在已知無障礙區(qū)域來優(yōu)先考慮安全。

通過直接處理激光雷達數(shù)據(jù)作為點云,該系統(tǒng)顯著減少了計算時間,即使在高速情況下也能實現(xiàn)快速決策。這項技術已在各種實際應用中得到測試,例如古代遺址的自主探索,并已展示出在室內(nèi)和室外環(huán)境中的無縫導航。

“能夠避開細小障礙物并在狹窄空間中導航,為搜索和救援等應用開辟了新的可能性,在這些應用中,每一秒都至關重要?!毖芯空撐牡氖紫髡呷卧品壬硎?。“SUPER 在各種光照條件下,包括夜間,都具有魯棒性,使其成為全天候作業(yè)的可靠工具。”

該研究團隊設想這項創(chuàng)新技術具有廣泛的應用范圍,包括自主配送、輸電線路檢查、森林監(jiān)測、自主探索和測繪。在搜救任務中,配備 SUPER 技術的微型飛行器(MAV)可以在災難區(qū)域(如倒塌的建筑物或茂密的森林)晝夜快速導航,比現(xiàn)有無人機更有效地定位幸存者或評估危險。此外,在災害救援場景中,它們可以將關鍵物資運送到偏遠且難以進入的地區(qū)。




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