在湖州安吉的一片竹林中,由浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院、湖州研究院團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一群微型智能空中機(jī)器人,正自如穿梭其間——它們時(shí)而靈巧地掠過(guò)低矮灌木叢,時(shí)而交叉飛行變換隊(duì)形,就像是林中小鳥(niǎo)翩翩起舞相互追逐。
在未知復(fù)雜環(huán)境中的成群結(jié)隊(duì)飛行,一直被看作是機(jī)器人與人工智能領(lǐng)域的一大技術(shù)瓶頸。在兩年多的研究中,科研團(tuán)隊(duì)解決了機(jī)器人智能導(dǎo)航與快速避障方法等一系列核心技術(shù),將只能在電影里面看到的場(chǎng)景帶到現(xiàn)實(shí)世界。
這項(xiàng)成果于北京時(shí)間5月5日刊登在機(jī)器人領(lǐng)域權(quán)威期刊《科學(xué)·機(jī)器人》(Science Robotics),并被選為期刊5月封面論文。論文第一作者為浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生周鑫,通訊作者為該院高飛博士和許超教授。
大規(guī)模的機(jī)器人(無(wú)人機(jī))空中編隊(duì)表演早已屢見(jiàn)不鮮,然而一旦失去地面計(jì)算機(jī)的控制,這些機(jī)器人群體就會(huì)“群龍無(wú)首”,甚至撞到障礙物跌落下來(lái)。“人字形的大雁、井然有序的鴿群,當(dāng)我們仰望天空,自然界中飛鳥(niǎo)的集群總讓我們思考它們是如何保持隊(duì)形的。”許超說(shuō),讓機(jī)器人像鳥(niǎo)兒一樣能夠成群自由地飛翔,這是他們及國(guó)際同行們苦苦追尋的最高境界。
通過(guò)集體的協(xié)同努力,浙大團(tuán)隊(duì)研發(fā)出小巧輕便、自主可控又能成群結(jié)隊(duì)的飛行系統(tǒng)。單個(gè)空中機(jī)器人只有手掌大小,比一聽(tīng)可樂(lè)的重量還要輕。
這款新型機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)了在野外樹(shù)林復(fù)雜環(huán)境下,感知周圍障礙物、定位自身位置、生成飛行路徑以及多智能體通訊等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。“現(xiàn)在,機(jī)器人可以‘看懂’世界了,通過(guò)主動(dòng)避開(kāi)障礙物,實(shí)現(xiàn)群體飛行。”高飛說(shuō)。“我們還為空中機(jī)器人打造了一個(gè)智慧大腦。”許超介紹,盡管處理器只有拇指大小,但是它能夠獨(dú)立計(jì)算處理飛行過(guò)程中遇到的海量信息。
許超表示,從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到硬件調(diào)試,從算法研發(fā)到代碼編寫,從實(shí)驗(yàn)測(cè)試到系統(tǒng)優(yōu)化,都完全由浙大師生團(tuán)隊(duì)完成,“在國(guó)際上能夠獨(dú)立完成全流程工作的團(tuán)隊(duì),也是屈指可數(shù)。”在研發(fā)過(guò)程中,團(tuán)隊(duì)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自主化等多方面技術(shù)發(fā)展中取得了突破,這項(xiàng)成果將對(duì)工業(yè)界的機(jī)器換人和產(chǎn)業(yè)升級(jí)產(chǎn)生積極作用。
談及未來(lái)應(yīng)用,高飛認(rèn)為:在火災(zāi)等搜救場(chǎng)景中,小型集群機(jī)器人能夠更好實(shí)現(xiàn)自主搜救目標(biāo),減少搜救人員風(fēng)險(xiǎn);在地形勘探中,可以快速對(duì)人員無(wú)法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模。“生活中有很多場(chǎng)景都能用到我們這項(xiàng)技術(shù),比如掃地機(jī)器人或服務(wù)員機(jī)器人,如果裝上了我們研發(fā)的‘智慧大腦’,就會(huì)更加聰明。”(通訊員 柯溢能 吳雅蘭 記者 王澤英)
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