一群微型智能空中机器(qì)人穿梭(suō)于竹林中,时而灵巧地掠过(guò)低(dī)矮(ǎi)灌木丛,时而交叉飞行变换队(duì)形,就像是林中小鸟翩翩起(qǐ)舞相(xiàng)互(hù)追逐……由浙江大学研发,在未知(zhī)复杂环(huán)境中实现机器人成群结(jié)队飞行的(de)成果,于北京时间5月(yuè)5日刊登在机器人领域权(quán)威期(qī)刊《科学·机器人》上,并被选为期刊(kān)5月(yuè)封面论(lùn)文。
这(zhè)项成(chéng)果(guǒ)由浙江大学控制(zhì)科学与工程(chéng)学(xué)院、湖州研究院团(tuán)队研发(fā)完成,论(lùn)文第一作者为浙江大学控制科学与工程(chéng)学院博(bó)士研(yán)究生周鑫,通讯作者为高飞博士和许(xǔ)超教授。
大规模的智(zhì)能(néng)机器人空中编(biān)队表演早已(yǐ)屡(lǚ)见不鲜,但在未知复(fù)杂(zá)环境中的成群结队(duì)飞行(háng),一直被看作是机(jī)器人与(yǔ)人工智能领域的一(yī)大技术瓶颈。在(zài)两年多的(de)研究中,浙大科(kē)研团(tuán)队解(jiě)决(jué)了未知复杂环(huán)境(jìng)下机器人单机与(yǔ)群体的智能导(dǎo)航与(yǔ)快速(sù)避(bì)障(zhàng)方法等一系列核心技术,将只能在电影里面(miàn)看到的(de)场面带到现实世界(jiè)。
“人(rén)字形的大(dà)雁、井(jǐng)然(rán)有序的(de)鸽群(qún),仰望天(tiān)空,自然界中(zhōng)飞鸟的集群总让我们(men)思(sī)考,它们是如(rú)何保持队形的。”许超(chāo)说,让机器人像(xiàng)鸟(niǎo)儿一(yī)样(yàng)能够成群(qún)自由地飞翔,这是我们及国(guó)际同行们苦(kǔ)苦追寻的最高境界。
通过集体(tǐ)的协同努力,浙大团队(duì)研(yán)发出小巧轻便、自主可控(kòng)又能成群(qún)结队的飞行系统。单个空中机(jī)器人(rén)只有手掌大(dà)小(xiǎo),比一(yī)听可乐(lè)的重量还(hái)要轻(qīng)。
浙大(dà)研发的这款新型机器人在仅(jǐn)使用机载视觉、机载(zǎi)计算资(zī)源的(de)情况下,实(shí)现了在野外树(shù)林复杂(zá)环境下感知周围障碍物、定(dìng)位自(zì)身位置(zhì)及生成飞行路径(jìng),以(yǐ)及多智能体通信等多(duō)项关(guān)键技术突(tū)破。“我们(men)让机器人(rén)看得懂(dǒng)世(shì)界(jiè),主动避开障碍物,实(shí)现群体飞行。”高飞说。
“我们还为空中机器人打(dǎ)造了(le)一(yī)个‘智慧大(dà)脑’。”许(xǔ)超说,“尽管处理器只有拇(mǔ)指(zhǐ)大小,但是它能够独立计算处理飞(fēi)行过程中(zhōng)遇到的海量信息。把物理世界的运动信息(xī)表现成一系(xì)列的数(shù)学问题,关键是(shì)要识破复杂问题背后隐秘的特殊数学结构,化繁为简,利用捉襟见(jiàn)肘的机载(zǎi)计(jì)算资源完美破题。”
在研(yán)发过程(chéng)中,团队在智能化、网(wǎng)络化、自主(zhǔ)化等多方(fāng)面技(jì)术发展中取得(dé)了突(tū)破。谈及未来应用,高飞认为,在火灾等搜救(jiù)场景中,小型集群机器人能(néng)够更好实现搜救目标,减少(shǎo)搜救人员风险;在(zài)地形勘探中,也可以快速对人员无法到达的区域进行建(jiàn)模。“生(shēng)活中(zhōng)有很(hěn)多场景都能用到我们这项技术,比如扫地或服务机(jī)器人,如果装上了(le)我们(men)研发的‘智慧大脑’,就(jiù)会更加聪明。”