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記者專欄
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科幻大片中的飛行機(jī)器人 浙大造出來了

2022-05-06 11:15 來源:錢江晚報

  在湖州安吉的一片竹林中,由浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院、湖州研究院團(tuán)隊研發(fā)的一群微型智能飛行機(jī)器人,正自如穿梭其間。它們時而靈巧地掠過低矮灌木叢,時而交叉飛行變換隊形,就像是林中小鳥翩翩起舞相互追逐。

  在未知的復(fù)雜環(huán)境中成群結(jié)隊飛行,一直被看作機(jī)器人與人工智能領(lǐng)域的一大技術(shù)難點。在兩年多的研究中,科研團(tuán)隊解決了未知復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人單機(jī)與群體的智能導(dǎo)航與快速避障方法等一系列核心技術(shù),將只能在電影里面看到的場面帶到現(xiàn)實世界。

  這項成果于5月5日刊登在機(jī)器人領(lǐng)域權(quán)威期刊《科學(xué)·機(jī)器人》(Science Robotics)上,并被選為期刊5月封面論文。論文第一作者為浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生周鑫,通訊作者為該院高飛博士和許超教授。

  “麻雀雖小”,但能自主思考

  大規(guī)模的機(jī)器人空中編隊表演早已屢見不鮮,通過前期的衛(wèi)星定位和軌跡編碼,能夠?qū)崿F(xiàn)千變?nèi)f化的造型。然而一旦失去地面計算機(jī)的控制,這些機(jī)器人群體就會群龍無首甚至撞到障礙物跌落下來。

  “人字形的大雁、井然有序的鴿群,當(dāng)我們仰望天空,自然界中飛鳥的集群總讓我們思考它們是如何保持隊形的!痹S超說,讓機(jī)器人像鳥兒一樣能夠成群自由地飛翔,道法自然,這是我們及國際同行們苦苦追尋的最高境界。

  通過集體的協(xié)同努力,浙大團(tuán)隊研發(fā)出小巧輕便、自主可控又能成群結(jié)隊的飛行系統(tǒng)。單個空中機(jī)器人只有手掌大小,比一聽可樂的重量還要輕。

  這款浙大研發(fā)的新型機(jī)器人在僅使用機(jī)載視覺、機(jī)載計算資源的情況下,實現(xiàn)了在野外樹林復(fù)雜環(huán)境下感知周圍障礙物、定位自身位置及生成飛行路徑、以及多智能體通訊等多項關(guān)鍵技術(shù)突破。“我們讓機(jī)器人看得懂世界,主動避開障礙物,實現(xiàn)群體飛行!备唢w說。

  “我們還為空中機(jī)器人打造了一個智慧大腦!痹S超說,盡管處理器只有拇指大小,但是它能夠獨立計算處理飛行過程中遇到的海量信息。“把物理世界的運動信息表征成一系列的數(shù)學(xué)問題,關(guān)鍵是要識破復(fù)雜問題背后隱秘的特殊數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),化繁為簡,利用捉襟見肘的機(jī)載計算資源完美破題。”

  登高跑遠(yuǎn),能達(dá)無人之境

  許超介紹,從圖紙設(shè)計到硬件調(diào)試,從算法研發(fā)到代碼編寫,從實驗測試到系統(tǒng)優(yōu)化,完全由浙大團(tuán)隊師生完成,“在國際上能夠獨立完成全流程工作的團(tuán)隊,也是屈指可數(shù)!

  在研發(fā)過程中,團(tuán)隊在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自主化等多方面技術(shù)發(fā)展中取得了突破,這項成果也將對工業(yè)界的機(jī)器換人和產(chǎn)業(yè)升級產(chǎn)生積極作用。

  談及未來應(yīng)用,高飛認(rèn)為,在火災(zāi)等搜救場景中,小型集群機(jī)器人能夠更好實現(xiàn)搜救目標(biāo),減少搜救人員風(fēng)險;在地形勘探中,也可以快速對人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模!吧钪杏泻芏鄨鼍岸寄苡玫轿覀冞@項技術(shù),比如掃地或服務(wù)機(jī)器人,如果裝上了我們研發(fā)的‘智慧大腦’,就會更加聰明!

(責(zé)任編輯:支艷蓉)

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科幻大片中的飛行機(jī)器人 浙大造出來了

2022-05-06 11:15 來源:錢江晚報
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