网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

最新算法无人机首次战胜人类专家驾驶员,机动能力可挑战物理极限

0
分享至

近几年,无人机大规模涌入公众视野。无论是商业活动还是农业项目甚至火星勘测,无人机都已普及各行各业之中。尤其在面对抢险救灾时,与传统救援相比,无人机更有无法取代的优势。

近日,苏黎世大学(University of Zurich,UZH)机器人工程学博士生菲利普・焚风(Philipp Foehn)与其团队在四旋翼自主飞行器(配置四个螺旋桨的无人机)上开发出一种新的计算方法。这种飞行算法可以让无人机自主采取最佳飞行轨迹,并能根据不同障碍物进行提速和减速。

无人机受续航力限制,因此,需要在有限的时间内尽可能完成灾区搜救、环境巡查、货物运送等任务。在执行任务中,它们的航行轨迹也许会穿越如废墟、森林、甚至窗户等特定位置。所以,如何正确和快速地通过障碍找出最佳航行轨迹,是无人机执行任务中的重点。

另据悉,相关论文近日以《四旋翼航路点飞行时间优化规划》(Time-Optimal Planning for Quadrotor Waypoint Flight)为题发表在 Science Robotics。

论文第一作者焚风表示:“与以往描述飞行轨迹不同,这种算法的核心来自于机载摄像机和传感器的输入,无人机可以将获取到的信息直接转换为控制命令,这与人工神经网络相似。不仅可以参考飞行轨迹对应进行模拟机动示,还可以通过训练扩展各种不同的动作。”


图|新算法的动态示意图 ( 来源:Science Robotics)

研究的过程中,该团队通过模拟飞行杂技动作来提升无人机的速度和灵活性,这种机动能力可能使无人机达到物理极限。并且在无人机电池续航里程内,更快的速度和更高的敏捷性将更有利于搜索和救援任务。

苏黎世大学机器人工程学教授大卫・斯卡拉穆扎(Davide Scaramuzza)对此表示:“即便是最好的人类无人机驾驶员,想要完成飞行杂技动作也是一种挑战。”


(来源:Pixabay)

长期以来,人类无人机驾驶员一直囿于自主飞行系统。而在最近一次的无人机竞赛中,研究团队找到两名专家级无人机驾驶员,并使用同样的四旋翼飞行器进行比赛。为了保证公平竞赛,人类驾驶员在赛道进行了提前训练,但最终还是输给了新研发的算法控制。


图|算法控制(蓝色)与两名人类驾驶员的飞行轨迹(来源:Science Robotics)

据了解,在竞赛中胜出的无人机设备重量约 0.8 公斤,推重比(thrust-to-weight ration)接近 4,身上配备有 Jetson TX2、莱尔德通信模块和用于捕捉活动的红外线标记器等。此外,研发团队还通过互补约束(complementary constraint)技术优化通过的航点轨迹。


图|该团队的自主飞行四旋翼飞行器 (来源:Science Robotics)

研究团队还分别在 3.3 和 3.15 的推重比下进行实验。结果,最新算法依旧比人类驾驶员取得更优的单圈成绩。该团队介绍:“这种最新算法在速度和稳定性上都要更胜一筹。其实这并不奇怪,我们通过外部摄像头一直在观察无人机的运动模式,并且还给无人机提供所处位置的实时信息,只要算法找到了最优飞行轨迹,它就可以稳定、快速地无限重复。在这一点,人类很难实现。”

除了比赛,研究团队为测试其算法的稳定性和有效性,对无人机做了大量机动飞行测试,包括动力循环、自主穿越飞行和各类花式翻滚等。在测试中过无人机承受着极端的角加速度和推力,即便如此,机载传感器机身依旧没有任何物理损伤。


图|竞赛的飞行轨迹,两名人类专家级驾驶的无人机(上),最新算法控制的自主无人机(下)(来源:Science Robotics)

这种最新算法无论在军事、民用、商界都有巨大的应用潜力。未来,或许可以取代人类驾驶员完成更多任务。只是,在投入商用以前,研发团队仍要解决 “降低计算要求” 的问题。

在目前阶段,无人机想要以最优的时间完成飞行轨迹,仍需要提前数小时的计算准备工作。此外,在硬件方面研究团队同样希望可以改进加强,比如未来计划搭载高分辨机载相机来替代目前的外部摄像头。

斯卡拉穆扎表示,“虽然这次研究成果使无人机技术更进一步,不过人类驾驶员仍要比算法控制的自主无人机稳定,这是因为在面临突发情况和意外时,人类驾驶员能够更快地进行调整。” 尽管如此,这位机器工程学的教授相信随着全球卫星定位系统的不断成熟,未来多旋翼无人机将渗入更多的应用领域。

-End-

参考:

https://techxplore.com/news/2021-07-algorithm-flies-drones-faster-human.html

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
​孟晚舟、姚安娜先后发文庆祝回国,姐妹俩的水平差太多了​!

​孟晚舟、姚安娜先后发文庆祝回国,姐妹俩的水平差太多了​!

不八卦会死星人
2021-09-25 16:06:30
这一幕,震撼整个朋友圈:中国,你还有多少秘密是我们不知道的?

这一幕,震撼整个朋友圈:中国,你还有多少秘密是我们不知道的?

無星记
2021-09-26 20:25:55
慈禧第一次见到灯泡时口误,大家跟着叫错100多年,如今依旧没改

慈禧第一次见到灯泡时口误,大家跟着叫错100多年,如今依旧没改

键盘小马达
2021-09-26 17:35:49
刚刚通报,已约谈,立即下架

刚刚通报,已约谈,立即下架

每日经济新闻
2021-09-26 20:05:38
“男朋友太大是一种怎样的体验?”

“男朋友太大是一种怎样的体验?”

小木研究所
2021-09-25 14:06:22
杭州一对夫妻深夜吵架 丈夫竟将16000余元现金从20楼窗户直接扔下

杭州一对夫妻深夜吵架 丈夫竟将16000余元现金从20楼窗户直接扔下

潇湘晨报
2021-09-25 12:11:21
两女共侍一夫45年,第三者主动绝育,因怕影响原配感情

两女共侍一夫45年,第三者主动绝育,因怕影响原配感情

88社长
2021-09-25 21:27:57
叶檀:A股又打破一个纪录 史上最严“限电”催生新机遇 下一个“化工茅”已启航!

叶檀:A股又打破一个纪录 史上最严“限电”催生新机遇 下一个“化工茅”已启航!

叶檀财经
2021-09-26 21:05:47
肝脏“清道夫”已发现,不是芹菜,没事敞开吃,肝脏可嫩如婴儿

肝脏“清道夫”已发现,不是芹菜,没事敞开吃,肝脏可嫩如婴儿

治疗家
2021-09-26 21:14:26
2022年楼市要出现“贬值潮”?内行:明年房价会超出你的想象!

2022年楼市要出现“贬值潮”?内行:明年房价会超出你的想象!

楼市探房
2021-09-26 22:13:52
“不是处子之身,我接受不了”未婚夫婚前逃跑,理由令人咋舌

“不是处子之身,我接受不了”未婚夫婚前逃跑,理由令人咋舌

仙仙先生
2021-09-26 11:18:55
场面惊人!日本货船驶入港口,船头挂着一头鲸鱼死尸

场面惊人!日本货船驶入港口,船头挂着一头鲸鱼死尸

环球网资讯
2021-09-22 10:12:15
东北居民何时恢复正常用电?为何不通知就停电?回应:情况紧急,电网有崩溃危险

东北居民何时恢复正常用电?为何不通知就停电?回应:情况紧急,电网有崩溃危险

九派新闻
2021-09-26 18:37:10
多省拉闸限电,是中国对美元霸权的反击

多省拉闸限电,是中国对美元霸权的反击

枫冷慕诗
2021-09-25 18:51:04
错换二审迷雾重重,许敏的申请被驳回,得悉一个坏消息一个好消息

错换二审迷雾重重,许敏的申请被驳回,得悉一个坏消息一个好消息

你身边的民生资讯台
2021-09-27 00:30:59
涌入长沙的年轻人:实现买房自由,月薪5000也活得快乐

涌入长沙的年轻人:实现买房自由,月薪5000也活得快乐

一条
2021-09-26 21:53:35
悲痛!他在中秋节前一天逝世!

悲痛!他在中秋节前一天逝世!

今日呼事
2021-09-26 20:04:21
结婚2年,丈夫骗妻子假离婚,想见儿子先掏钱,分手最考验人心

结婚2年,丈夫骗妻子假离婚,想见儿子先掏钱,分手最考验人心

眉尾旋
2021-09-26 21:11:54
要自己出钱买,还要付月租!孟晚舟戴了1000天的电子脚镣是啥技术

要自己出钱买,还要付月租!孟晚舟戴了1000天的电子脚镣是啥技术

星辰大海路上的种花家
2021-09-26 11:17:40
车库的半裸女尸,激情时刻女友竟提这种要求

车库的半裸女尸,激情时刻女友竟提这种要求

法律服务助手
2021-09-26 19:09:20
2021-09-27 04:00:49
DeepTech深科技
DeepTech深科技
麻省理工科技评论独家合作
9837文章数 490846关注度
往期回顾 全部

科技要闻

我国首颗太阳探测卫星在珠海航展亮相

头条要闻

女孩假扮"名媛"蹭吃蹭喝21天:"偷吃"宜家面包怕有风险

头条要闻

女孩假扮"名媛"蹭吃蹭喝21天:"偷吃"宜家面包怕有风险

体育要闻

巴萨新10号!重伤323天后轰入世界波

娱乐要闻

《人民的名义》这部剧为何难得?

财经要闻

汽车要闻

大5座的TA干啥都在行 新大指挥官e好开不贵

态度原创

健康
手机
数码
游戏
公开课

中医关注的症候跟病毒有什么关系?

手机要闻

比2/3/4/5G任何一代都难!华为已研究4年6G:2030年见

数码要闻

UP主半小时痛失16万!反诈神器曾疯狂提醒

《NBA 2K22》IGN评分:7分 氪金依旧

公开课

华为与IBM:40亿培训费,教会华为爬树