一群(qun)微型智能空中(zhong)(zhong)穿梭(suo)于竹(zhu)林中(zhong)(zhong)，時而(er)靈巧地掠(lve)過低矮(ai)灌木叢，時而(er)交叉(cha)飛行(xing)變換隊(dui)形，就像是林中(zhong)(zhong)小鳥翩(pian)翩(pian)起舞(wu)相互追逐(zhu)……由浙江大學(xue)研發，在未知(zhi)復(fu)雜環境中(zhong)(zhong)實現機器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)成群(qun)結隊(dui)飛行(xing)的(de)成果，于北京時間(jian)5月5日刊(kan)(kan)登在機器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)領域權威期刊(kan)(kan)《科(ke)學(xue)·機器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)》上，并被選為期刊(kan)(kan)5月封面論(lun)文(wen)。
這項成果由浙(zhe)江(jiang)大學(xue)(xue)(xue)控制科(ke)學(xue)(xue)(xue)與(yu)工程學(xue)(xue)(xue)院、湖州研(yan)究院團隊(dui)研(yan)發(fa)完成，論文第一(yi)作(zuo)者為浙(zhe)江(jiang)大學(xue)(xue)(xue)控制科(ke)學(xue)(xue)(xue)與(yu)工程學(xue)(xue)(xue)院博士(shi)研(yan)究生周(zhou)鑫，通訊作(zuo)者為高飛博士(shi)和許超教(jiao)授。
大規模的(de)機(ji)器(qi)人空中編隊(dui)表演早已屢見不鮮，但在(zai)(zai)未知復雜(za)環境中的(de)成群結隊(dui)飛行，一(yi)直被看作是機(ji)器(qi)人與人工智(zhi)(zhi)能領域的(de)一(yi)大技術瓶(ping)頸。在(zai)(zai)兩年(nian)多(duo)的(de)研究中，浙大科研團隊(dui)解(jie)決了未知復雜(za)環境下機(ji)器(qi)人單(dan)機(ji)與群體的(de)智(zhi)(zhi)能導航與快速避障方法等一(yi)系列核心技術，將(jiang)只能在(zai)(zai)里面(mian)看到的(de)場面(mian)帶(dai)到現實世(shi)界。
“人(ren)字形的(de)大(da)雁、井然(ran)有序的(de)鴿(ge)群，仰望天空，自然(ran)界中飛(fei)鳥的(de)集群總讓我們(men)思(si)考，它(ta)們(men)是如何保持隊形的(de)。”許(xu)超說，讓機(ji)器人(ren)像鳥兒一(yi)樣能夠成(cheng)群自由地飛(fei)翔，這是我們(men)及國際同(tong)行們(men)苦苦追尋(xun)的(de)最高境界。
通(tong)過(guo)集體的協同努力，浙(zhe)大團隊研發出小(xiao)巧輕便、自主(zhu)可控(kong)又能成群結隊的飛行系(xi)統。單個空中機器(qi)人只有手掌大小(xiao)，比一聽(ting)可樂(le)的重量還要(yao)輕。
浙大研(yan)發的這款新(xin)型(xing)機(ji)(ji)器(qi)人在僅使用(yong)機(ji)(ji)載視覺、機(ji)(ji)載計算(suan)資源的情況(kuang)下(xia)(xia)，實(shi)(shi)現(xian)了在野外樹林復雜環(huan)境下(xia)(xia)感知周圍障(zhang)礙(ai)物(wu)、定位自(zi)身位置及(ji)生(sheng)成飛(fei)行(xing)路徑(jing)，以及(ji)多智能體通信(xin)等多項(xiang)關鍵技術突破。“我們讓機(ji)(ji)器(qi)人看得懂世界(jie)，主動避開障(zhang)礙(ai)物(wu)，實(shi)(shi)現(xian)群體飛(fei)行(xing)。”高飛(fei)說。
“我(wo)們還(huan)為(wei)空中(zhong)機器人打造了一(yi)個‘智慧大(da)腦’。”許(xu)超說，“盡管處理(li)器只有拇指大(da)小，但是它能(neng)夠(gou)獨(du)立計(ji)算(suan)處理(li)飛行過程中(zhong)遇到的(de)海量(liang)信息。把(ba)物理(li)世(shi)界的(de)運動(dong)信息表現成一(yi)系列(lie)的(de)數學問題，關(guan)鍵是要識破復雜問題背后隱秘的(de)特殊(shu)數學結構，化(hua)繁為(wei)簡，利用捉襟見(jian)肘的(de)機載計(ji)算(suan)資(zi)源完美破題。”
在(zai)(zai)研發過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，團隊在(zai)(zai)智能(neng)(neng)化、網(wang)絡化、自主化等(deng)多(duo)方面技術(shu)發展(zhan)中(zhong)(zhong)(zhong)取得了突破。談(tan)及(ji)未(wei)來(lai)，高飛認為，在(zai)(zai)火(huo)災(zai)等(deng)搜救場(chang)景中(zhong)(zhong)(zhong)，小(xiao)型集(ji)群機器人(ren)(ren)能(neng)(neng)夠更好(hao)實(shi)現搜救目標，減少(shao)搜救人(ren)(ren)員(yuan)風險；在(zai)(zai)地形勘探中(zhong)(zhong)(zhong)，也可以快速對人(ren)(ren)員(yuan)無法到(dao)達的區域(yu)進行建模(mo)。“生(sheng)活(huo)中(zhong)(zhong)(zhong)有很多(duo)場(chang)景都能(neng)(neng)用到(dao)我(wo)們這項技術(shu)，比如掃地或，如果裝上了我(wo)們研發的‘智慧(hui)大腦’，就會更加聰明。”