一(yī)群(qún)微型智能(néng)空中机器(qì)人穿(chuān)梭于竹林中,时(shí)而灵巧地(dì)掠过低矮灌木丛,时而交叉飞行(háng)变换队形,就像是林中小鸟翩翩起舞相互追逐……由浙江大学研发,在(zài)未知复(fù)杂环境中(zhōng)实现机器(qì)人成群结队飞行的成果,于北(běi)京时(shí)间5月5日刊登在机器人(rén)领域权威期刊《科学·机器人》上,并被选为期刊5月封面(miàn)论文。
这项成果由浙江大学(xué)控制(zhì)科学与工程学院(yuàn)、湖州研究院团队研发完成,论文第(dì)一作者为浙江大学(xué)控制(zhì)科学与工程学院(yuàn)博(bó)士研究生周鑫,通讯作者为高飞(fēi)博士和许(xǔ)超教授。
大规模的智能机器(qì)人空中编队(duì)表(biǎo)演早(zǎo)已屡见不鲜(xiān),但在未知(zhī)复(fù)杂环境中的成群结队飞(fēi)行(háng),一直被看作是机器人与人(rén)工智能领域的一大技术(shù)瓶颈(jǐng)。在两年多(duō)的研(yán)究(jiū)中,浙大科(kē)研团队(duì)解(jiě)决了未知复杂环境下机器人单机与群体的智能(néng)导航(háng)与快(kuài)速避障方法(fǎ)等一系列核心技术,将只能在电影里(lǐ)面(miàn)看(kàn)到的场面带到现实(shí)世界。
“人字形的大雁、井然有序的鸽群,仰望天空(kōng),自然界中飞鸟的(de)集群总让我们思考,它们是(shì)如何保持队(duì)形(xíng)的。”许超说,让机(jī)器人像(xiàng)鸟儿一样能(néng)够成群自由地(dì)飞(fēi)翔,这是我们及(jí)国际同行们苦苦追寻(xún)的最高境界(jiè)。
通过集(jí)体的协同(tóng)努力,浙大(dà)团(tuán)队研发出小巧轻(qīng)便、自主可控(kòng)又(yòu)能(néng)成(chéng)群结队的飞行系统。单个空中机器人只有手掌大小,比一听可乐的重量还要轻。
浙大研发(fā)的这款新型机器人在仅(jǐn)使用机载视觉(jiào)、机载计算资源的情况(kuàng)下,实现了在野外树(shù)林复杂(zá)环境下感知周围障碍物、定位自身位置及(jí)生成(chéng)飞行路径,以及多智(zhì)能体通信等多项关键技术(shù)突破。“我们让(ràng)机器人(rén)看(kàn)得懂(dǒng)世(shì)界(jiè),主动避开障碍物,实现群体飞行。”高飞说。
“我们(men)还为空中机器人打(dǎ)造了一个(gè)‘智慧大脑’。”许超说,“尽管处理(lǐ)器只有拇(mǔ)指(zhǐ)大小,但(dàn)是它能够独立计算处(chù)理飞(fēi)行过程中遇(yù)到(dào)的海量(liàng)信息。把物理世界的(de)运动信息(xī)表(biǎo)现成一系列的数学问(wèn)题,关键是要(yào)识破复杂问题背后(hòu)隐秘的特殊数学结构,化繁为简(jiǎn),利用(yòng)捉襟见(jiàn)肘的机载计(jì)算(suàn)资源完(wán)美破题。”
在研发过程(chéng)中,团队在(zài)智能化、网络化、自主化等多(duō)方面技术发展(zhǎn)中取得了突破。谈及未来应用,高飞认(rèn)为,在火灾(zāi)等搜救(jiù)场景中,小型集群机器人能够更好实(shí)现搜救目(mù)标,减(jiǎn)少搜救人员风险;在地(dì)形勘探中,也可以(yǐ)快速对(duì)人员无法(fǎ)到达的区域进行建(jiàn)模。“生活中有很多场景都能(néng)用到我(wǒ)们这(zhè)项技(jì)术,比如扫地或(huò)服务机器人,如果(guǒ)装(zhuāng)上了(le)我(wǒ)们研发(fā)的‘智慧大脑’,就会更(gèng)加聪明(míng)。”