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依靠機載系統(tǒng),無人機可自動穿過窗戶

發(fā)布日期:2016-09-13??來源:91門戶我要投稿我要評論
 

(原標(biāo)題:Vijay Kumar實驗室新成果 :只依靠機載系統(tǒng),自動穿過窗戶的無人機 | 新智造)

小型無人機可以自動完成很多“空中雜技”表演,比如像之前我們看過的這個無人機穿過窗戶縫。不過這個場景,卻只能在實驗室的環(huán)境下實現(xiàn)。

依靠機載系統(tǒng),無人機可自動穿過窗戶

正如你在動圖里看到的,在無人機周圍亮著的紅色的燈光的,都是攝像機,它們以每秒幾百次的速度,搜集精確的數(shù)據(jù)信息,傳輸給外界的計算機系統(tǒng),然后由計算機對無人機進行控制。而無人機只需要執(zhí)行計算機給出的指令,完成規(guī)定動作就可以了。

所以這個小小的無人機,并不是獨立存在的,它更像是一個“傀儡”,執(zhí)行周圍龐大的攝像機和計算機系統(tǒng)的指令。

然而這一狀況已經(jīng)發(fā)生改變。最近,無人機大師 Vijay Kumar 的實驗室發(fā)布了一個令人驚嘆的新系統(tǒng):他們實現(xiàn)了讓無人機在只需要機載傳感器和計算組件的情況下,自動穿過窗戶縫。這意味著外界攝像頭不需要了,外界的計算機也不需要了。第一次,這個無人機有了自己的“想法”,可以獨立完成任務(wù)。

依靠機載系統(tǒng),無人機可自動穿過窗戶

這個無人機系統(tǒng)的特點是:單純依靠機載的傳感器和計算組件,完成定位、狀態(tài)評估和路徑規(guī)劃,而不需要任何外界的幫助。

無人機上面攜帶了一個 IMU、高通驍龍?zhí)幚砥?以及 Hexagon DSP。 它非常輕巧,只有 250g 重,穿過窗戶縫的速度是 4.5 m/s, 加速度是 1.5g, 可進行 90 度的翻轉(zhuǎn)。

這個系統(tǒng)的主要研究人員分別是 Giuseppe Loianno、Chris Brunner 和 Gary McGrath,他們都來自賓夕法尼亞大學(xué) Vijay Kumar 實驗室。把一個由整個實驗室裝備完成的系統(tǒng),縮小至一個小無人機上,這是一個巨大的成就。而這個系統(tǒng)的研發(fā)工作進行了 6 年時間。

不過需要注意的一點時,在完成動作之前,無人機已經(jīng)預(yù)先被告知了障礙物的位置。也就是說,障礙物的位置并不是無人機自己實時獲得的。對此,Vijay Kumar 和 Giuseppe Loianno 的回應(yīng)是:

“這個無人機有一個前置立體攝像頭,可進行密集的地圖繪制,但是這個并沒有整合到實時軌跡規(guī)劃和控制框架里(不過這一點將會很快完成)。在這篇論文里,我們解決了狀態(tài)評估、軌跡控制和規(guī)劃的問題:如何依賴單一攝像頭和 IMU 獲得信息,從而估算整個無人機的狀態(tài),并使用機載處理器來進行軌跡規(guī)劃和控制。”

Vijay 解釋道,最難的一點,就是軌跡規(guī)劃和控制,因為這需要采取“極具創(chuàng)意的方法”:

“當(dāng)這個無人機穿過窗戶時,你會看到它獲得了動力然后翻了個身。這是自動完成的,并且是一個流暢的動作(相較而言,以前飛過窗戶的動作,是拆解成了 3 部分,然后拼接在一起)。另一個挑戰(zhàn)就是,依靠單一攝像頭和 IMU 來估算位置和速度,同時在 200Hz 的頻率下關(guān)閉反饋系統(tǒng)。”

研究人員目前正在致力于實時地圖測繪,這是障礙物偵測和動態(tài)路徑規(guī)劃的一個關(guān)鍵所在。

不過,我們非常樂意看到這個小東西在實驗室之外的環(huán)境中工作。我家有太多半開的窗戶了,沒有無人機來穿一穿,有點浪費呀。

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