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(duì)研發(fā)的一群微型智能空中機(jī)器人，正自如穿梭其間——它們時(shí)而靈巧地掠過低矮灌木叢，時(shí)而交叉飛行變換隊(duì)形，就像是林中小鳥翩翩起舞相互追逐。

在未知復(fù)雜環(huán)境中的成群結(jié)隊(duì)飛行，一直被看作是機(jī)器人與人工智能領(lǐng)域的一大技術(shù)瓶頸。在兩年多的研究中，科研團(tuán)隊(duì)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(shí)世界。

這項(xiàng)成果于北京時(shí)間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》(ScienceRobotics)，并被選為期刊5月封面論文。

大規(guī)模的機(jī)器人空中編隊(duì)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(jì)算機(jī)的控制，這些機(jī)器人群體就會(huì)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(duì)形的。”浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院教授許超說，讓機(jī)器人像鳥兒一樣能夠成群自由地飛翔，道法自然，這是他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(duì)研發(fā)出小巧輕便、自主可控又能成群結(jié)隊(duì)的飛行系統(tǒng)。單個(gè)空中機(jī)器人只有手掌大小，比一聽可樂的重量還要輕。

浙大研發(fā)的這款新型機(jī)器人在僅使用機(jī)載視覺、機(jī)載計(jì)算資源的情況下，實(shí)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。“我們讓機(jī)器人看得懂世界，主動(dòng)避開障礙物，實(shí)現(xiàn)群體飛行。”浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生高飛說。

“我們還為空中機(jī)器人打造了一個(gè)智慧大腦。”許超說，盡管處理器只有拇指大小，但是它能夠獨(dú)立計(jì)算處理飛行過程中遇到的海量信息。

許超介紹，從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到硬件調(diào)試，從算法研發(fā)到代碼編寫，從實(shí)驗(yàn)測試到系統(tǒng)優(yōu)化，都完全由浙大團(tuán)隊(duì)師生完成，“在國際上能夠獨(dú)立完成全流程工作的團(tuán)隊(duì)，也是屈指可數(shù)。”

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(shí)現(xiàn)搜救目標(biāo)，降低搜救人員風(fēng)險(xiǎn);在地形勘探中，也可以快速對(duì)人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模。“生活中有很多場景都能用到我們這項(xiàng)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(huì)更加‘聰明’。”(林潔)

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