近年來(lái)，機(jī)器人領(lǐng)域一直有個(gè)老大難問(wèn)題：如何將感應(yīng)器和算法結(jié)合起來(lái)，讓無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)避障。要知道，小型無(wú)人機(jī)通常都飛得很快，它沒(méi)有為感應(yīng)器或計(jì)算機(jī)設(shè)置有效載荷能力，幫助它避開(kāi)在飛行過(guò)程中可能遇到的，類似樹(shù)木和電線這樣的實(shí)時(shí)障礙。要是無(wú)法避障，我們又怎么能讓無(wú)人機(jī)在30分鐘內(nèi)，將貨物送達(dá)消費(fèi)者手中呢？

在賓夕法尼亞大學(xué)的 GRASP Lab 中，由 Yash Mulgaonkar, Luis Guerrero-Bonilla、Anurag Makineni 以及大名鼎鼎的 Vijay Kumar 教授組成的研究團(tuán)隊(duì)一直在努力研究，如何讓四軸無(wú)人機(jī)順利穿過(guò)玻璃。由此，他們提出了一個(gè)幫小型無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和避障的簡(jiǎn)易方法：給它們安一個(gè)減震結(jié)構(gòu)，讓它們自個(gè)兒飛去吧，不會(huì)有事兒的。

“不會(huì)有事兒的”——這其實(shí)是一種處事哲學(xué)。像蜜蜂這樣身型嬌小的昆蟲(chóng)就是這條哲學(xué)金句的踐行者：它們就這么往前飛，根本不需要擔(dān)心撞到別的東西上，或是撞到其他蜜蜂。就算撞到了，它們只需要聳聳肩，就可以繼續(xù)往前飛了。

從這個(gè)層面思考，假設(shè)你是一個(gè)機(jī)器人學(xué)家，你大概就會(huì)有這樣的觀點(diǎn)：“對(duì)這些小東西來(lái)說(shuō)，跌跌撞撞根本不足一提。因?yàn)楦袘?yīng)器和控制器都不能精確到保證無(wú)人機(jī)永遠(yuǎn)不發(fā)生碰撞事故。”所以不要想著可以完全避免小碰小撞了——當(dāng)你撞上什么東西的時(shí)候，盡量別讓自己撞得太慘就好。在這方面，瑞士的創(chuàng)業(yè)公司 Flyability 是第一個(gè)在常規(guī)型號(hào)、帶有萬(wàn)向保護(hù)罩的無(wú)人機(jī)身上展現(xiàn)碰撞穩(wěn)定性的益處的——他們的無(wú)人機(jī)可是在森林和冰穴中歷練過(guò)的呢。

在無(wú)人機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，賓大 GRASP Lab 團(tuán)隊(duì)想要尋求生物學(xué)方面的靈感，于是他們的關(guān)注點(diǎn)在于有彈性的小型無(wú)人機(jī)。最后，這個(gè)團(tuán)隊(duì)推出了一系列重約25克、長(zhǎng)僅10公分的寬版微型無(wú)人機(jī)。每架無(wú)人機(jī)都有一個(gè)輕量級(jí)的、形狀類似綱踄克的自動(dòng)復(fù)原減震結(jié)構(gòu)。它由熱固化的紗質(zhì)材質(zhì)構(gòu)成，包含了1萬(wàn)2千股碳纖維。這款微型無(wú)人機(jī)可以由一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器操縱，它“不需要考慮其他機(jī)器人或是障礙所處的位置，也不需要具備碰撞反應(yīng)機(jī)制?！彼枰龅木褪亲屛⑿蜔o(wú)人機(jī)更加穩(wěn)定，然后將它們導(dǎo)向目標(biāo)位置。它的運(yùn)行過(guò)程非常流程，甚至當(dāng)機(jī)器人沒(méi)有識(shí)別到障礙以及其他微型無(wú)人機(jī)時(shí)也可以正常運(yùn)行。

對(duì)此，Vijay Kumar 教授表示：

“這個(gè)解決方法非常獨(dú)特。要知道，由于繁忙的感應(yīng)器和資源壓縮的處理器的存在，障礙是根本無(wú)法避開(kāi)的。這款無(wú)人機(jī)通過(guò)對(duì)碰撞的彈性反應(yīng)，在獲取本地信息的情況下，就可以輕松實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。目前，我們正在嘗試讓安全而智能的機(jī)器人在雜亂的室內(nèi)環(huán)境中運(yùn)行?！?/span>

至于這個(gè)研究成果的實(shí)際應(yīng)用方向，Kumar 說(shuō)，在應(yīng)急環(huán)境中，無(wú)人機(jī)可以對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行探索：

“想想一下，在救援環(huán)境中，你想靠一些機(jī)器人進(jìn)入受到污染的地方或是危樓內(nèi)，獲取地圖。我們打造的這款機(jī)器人可以讓你擺脫動(dòng)作規(guī)劃等高難度問(wèn)題的束縛，只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的控制算法。如果你放心讓機(jī)器接受碰撞可能帶來(lái)的后果，你就可以用非常簡(jiǎn)單的算法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航了?！?/p>

via IEEE Spectrum

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