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智能无人机 空中“牧羊犬”
浙大获国际空中机器人大赛(亚太赛区)第一名
2016-10-10 08:56:11  来源: 浙江在线-浙江日报  作者: 记者 曾福泉 通讯员 周炜  编辑: 成竞

浙大空中机器人队成员和空中机器人合影。卢绍庆摄

  几个白色的家用扫地机器人在实验室的地板上像羊群一样漫无目的地游荡,一架无人机盘旋在空中,找准时机降落在一只“小羊”前面,一个碰撞,“小羊”改变了行进方向。通过无人机数次如牧羊犬般的驱赶,扫地机器人终于行进到了指定区域。这是10月9日记者在浙江大学飞行智能体控制实验室看到的一幕。

  凭借这一精湛的“牧羊犬”技术,浙大空中机器人队(ZMART)日前在北京拿下2016年国际空中机器人大赛(亚太赛区)第一名。“在一个400平方米的正方形场地内,浙大研发的智能无人机在10分钟里成功将两个扫地机器人赶过正方形指定的一条边。”浙大智能系统与控制研究所副所长许超副教授说。

  与已经被普遍用于航拍的一般无人机不同,参加国际空中机器人大赛挑战“牧羊犬行动”任务的无人机是完全自主的人工智能机器人,它在“牧羊”行动中展现出的一系列能力全都是靠机载设备自主实现的。“不依靠GPS系统等外界帮助而具备自身定位和导航能力,以及计算出最科学的驱赶‘羊群’策略,这是研发空中机器人最关键的两大难点。”浙大控制科学与工程学院指导老师张宇博士说。

  许超说,下达起飞指令后,无人机全程都要自主飞行、应对障碍物并驱赶扫地机器人。不仅要快、稳、准地移动、制导,还要像人一样具备全局策略和规划能力,这需要空中机器人完美融合导航定位、制导与控制、人工智能等多领域技术才有可能实现。

  记者在浙大飞行智能体控制实验室见到了参赛空中机器人:重约3千克,各方向尺寸不超过1.25米。浙大控制科学与工程学院博士生朱疆成介绍了无人机上搭载的设备。一个激光传感器和一个超声波传感器,可以无死角地探测周边的障碍——在比赛中,场地内还有4只不断移动的柱子,扮演“狼”的角色,如果“牧羊犬”不能及时躲开这些障碍,就可能坠毁。无人机装载的下视摄像头,用来识别地面上的“羊群”,并确定自己的巡航路线,防止飞到场地外面去。无人机还搭载有一台小型电脑,完成“赶羊”策略的计算。

  国际空中机器人大赛是一项历史悠久的大学生自主空中机器人竞赛,2012年开始设立亚太赛区,此后每年与美国赛区同期举行赛事。大赛通过设置具有挑战性和实用意义的比赛任务推进空中机器人尖端技术的进步,每一代任务被攻克后才会进入下一代任务挑战,有的任务甚至需要持续挑战多年才被攻克。“牧羊犬行动”是第7代任务。

  许超表示,在比赛中展现出来的空中机器人技术有望在未来用于研制物流机器人、电力巡航机器人等,改变我们的日常生活。

  
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