生物特性再次助力無(wú)人機(jī)技術(shù)突破

周彤 10年前 (2016-01-14)

昆蟲(chóng)光流有望解決無(wú)人機(jī)著陸及避障問(wèn)題。

很多黑科技的靈感或是關(guān)鍵技術(shù)的啟迪均來(lái)自于自然生物的某些特性,借助相似的原理可以解決很多技術(shù)上的掣肘。就比如無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用,借助了昆蟲(chóng)身上的一種叫做光流的東西,可以根據(jù)物體在視野中移動(dòng)的速度來(lái)判斷其運(yùn)動(dòng)的快慢。如果這一技術(shù)可以成功運(yùn)用,則可以大大解決無(wú)人機(jī)安全著陸和自動(dòng)規(guī)避障礙的問(wèn)題。

無(wú)人機(jī)是在一個(gè)三維的立體空間里面進(jìn)行活動(dòng)的,著陸時(shí)需要獲取自己的飛行高度。根據(jù)立體視覺(jué)系統(tǒng)可以估算出大致的距離,但是隨著距離的拉近,傳感器之間的感應(yīng)越強(qiáng),那么測(cè)算出來(lái)的結(jié)果就會(huì)越不精確。但是荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的研究員Guido de Croon則想到了可以運(yùn)用昆蟲(chóng)光流的這一特質(zhì)來(lái)解決這一問(wèn)題,可以使用一個(gè)單一的鏡頭來(lái)捕捉光流數(shù)據(jù)從而進(jìn)行更加精準(zhǔn)的判斷。

生物特性再次助力無(wú)人機(jī)技術(shù)突破2

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中,他還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,就是當(dāng)無(wú)人機(jī)下降到一定距離的時(shí)候,機(jī)身就會(huì)出現(xiàn)震蕩,控制系統(tǒng)也會(huì)變得不穩(wěn)定,這并不是空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生的,而是無(wú)人機(jī)自身的控制增益所導(dǎo)致的震蕩現(xiàn)象。

新手飛行員在進(jìn)行飛機(jī)著陸時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的現(xiàn)象,會(huì)由于不斷矯正飛機(jī)的飛行路徑而導(dǎo)致飛機(jī)的上下震蕩。這對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)其實(shí)是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)的,但是這對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)講,卻并非是一件壞事。一旦無(wú)人機(jī)自身的系統(tǒng)檢測(cè)到這種震蕩,那么也就意味著可以測(cè)算出距離地面的實(shí)際高度了,恰巧就可以利用這種現(xiàn)象來(lái)解決著陸時(shí)距離測(cè)算的精準(zhǔn)度問(wèn)題。同時(shí)該種現(xiàn)象還可以進(jìn)一步運(yùn)用到無(wú)人機(jī)特定高度巡航的功能上,只要檢測(cè)到這種震蕩,就可以使得無(wú)人機(jī)停留在相應(yīng)的高度上。相類(lèi)似的,也可以同樣檢測(cè)到側(cè)向移動(dòng)的物體速度,因此在自動(dòng)規(guī)避障礙物的功能上同樣可以應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中,Croon選擇的是Parrot家的AR Drone 2,其攝像頭可以用于飛行測(cè)試,聲吶傳感器除了測(cè)量無(wú)人機(jī)的飛行高度同時(shí)也在收集相機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù),使用Paparazzi的開(kāi)源軟件進(jìn)行飛行控制,最后的試驗(yàn)結(jié)果顯示,他的猜想還是可行的,測(cè)試的表現(xiàn)都不錯(cuò)。

這可以說(shuō)是自然生物幫人類(lèi)的科技又提供了一條解決方案或是措施,解決了一定的技術(shù)障礙,可謂是功不可沒(méi)。無(wú)人機(jī)的安全著陸以及自動(dòng)規(guī)避障礙物一直都是該領(lǐng)域未能發(fā)展成熟的關(guān)鍵技術(shù),在無(wú)人機(jī)的發(fā)展道路上,各個(gè)制造公司還有很長(zhǎng)的路要走。

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