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這款“機(jī)器人鳥”以 45 英里/小時(shí)的速度在森林中飛行——無(wú)需 GPS 或燈光

作者: 時(shí)間:2025-06-09 來(lái)源:香港大學(xué) 收藏

Featured ImageSUPER 能夠在復(fù)雜環(huán)境中高速導(dǎo)航,實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法達(dá)到的安全水平。來(lái)源:香港大學(xué)

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(dǎo)航,而無(wú)人機(jī)通常依賴外部引導(dǎo)或預(yù)先規(guī)劃的路線。然而,香港大學(xué)機(jī)械工程系教授張福及其研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)突破性發(fā)展,使無(wú)人機(jī)和微型空中飛行器(MAVs)比以往任何時(shí)候都更接近鳥類的飛行能力。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了安全高速空中(SUPER),能夠在超過(guò) 20 米每秒的速度飛行,并使用僅靠機(jī)載傳感器和計(jì)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(shè)計(jì),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(dǎo)航密集的森林,并巧妙地避開細(xì)線。

張教授將這項(xiàng)發(fā)明描述為無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)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(shù)的重要進(jìn)步。我們的系統(tǒng)使微型飛行器能夠在復(fù)雜環(huán)境中高速飛行,實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法達(dá)到的安全水平。這就像賦予無(wú)人機(jī)鳥類的反應(yīng)能力,使其能夠在實(shí)時(shí)躲避障礙物的同時(shí),朝著目標(biāo)飛馳。"

這一突破在于硬件和軟件的復(fù)雜集成。SUPER 采用了一種輕量級(jí)的 3D 激光雷達(dá)傳感器,能夠以精準(zhǔn)的精度檢測(cè) 70 米范圍內(nèi)的障礙物。這搭配了一個(gè)高級(jí)規(guī)劃框架,在飛行過(guò)程中生成兩條軌跡:一條通過(guò)進(jìn)入未知空間來(lái)優(yōu)化速度,另一條通過(guò)保持在已知無(wú)障礙區(qū)域來(lái)優(yōu)先考慮安全。

通過(guò)直接處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)作為點(diǎn)云,該系統(tǒng)顯著減少了計(jì)算時(shí)間,即使在高速情況下也能實(shí)現(xiàn)快速?zèng)Q策。這項(xiàng)技術(shù)已在各種實(shí)際應(yīng)用中得到測(cè)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(wú)縫導(dǎo)航。

“能夠避開細(xì)小障礙物并在狹窄空間中導(dǎo)航,為搜索和救援等應(yīng)用開辟了新的可能性,在這些應(yīng)用中,每一秒都至關(guān)重要?!毖芯空撐牡氖紫髡呷卧品壬硎尽!癝UPER 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(tuán)隊(duì)設(shè)想這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用范圍,包括自主配送、輸電線路檢查、森林監(jiān)測(cè)、自主探索和測(cè)繪。在搜救任務(wù)中,配備 SUPER 技術(shù)的微型飛行器(MAV)可以在災(zāi)難區(qū)域(如倒塌的建筑物或茂密的森林)晝夜快速導(dǎo)航,比現(xiàn)有無(wú)人機(jī)更有效地定位幸存者或評(píng)估危險(xiǎn)。此外,在災(zāi)害救援場(chǎng)景中,它們可以將關(guān)鍵物資運(yùn)送到偏遠(yuǎn)且難以進(jìn)入的地區(qū)。




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