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| 本文作者： 亞萌 | 2016-09-13 14:18 |
小型無人機可以自動完成很多“空中雜技”表演，比如像之前我們看過的這個無人機穿過窗戶縫。不過這個場景，卻只能在實驗室的環境下實現。
正如你在動圖里看到的，在無人機周圍亮著的紅色的燈光的，都是攝像機，它們以每秒幾百次的速度，搜集精確的數據信息，傳輸給外界的計算機系統，然后由計算機對無人機進行控制。而無人機只需要執行計算機給出的指令，完成規定動作就可以了。
所以這個小小的無人機，并不是獨立存在的，它更像是一個“傀儡”，執行周圍龐大的攝像機和計算機系統的指令。
然而這一狀況已經發生改變。最近，無人機大師 Vijay Kumar 的實驗室發布了一個令人驚嘆的新系統：他們實現了讓無人機在只需要機載傳感器和計算組件的情況下，自動穿過窗戶縫。這意味著外界攝像頭不需要了，外界的計算機也不需要了。第一次，這個無人機有了自己的“想法”，可以獨立完成任務。
這個無人機系統的特點是：單純依靠機載的傳感器和計算組件，完成定位、狀態評估和路徑規劃，而不需要任何外界的幫助。
無人機上面攜帶了一個 IMU、高通驍龍處理器 以及 Hexagon DSP。 它非常輕巧，只有 250g 重，穿過窗戶縫的速度是 4.5 m/s， 加速度是 1.5g， 可進行 90 度的翻轉。
這個系統的主要研究人員分別是 Giuseppe Loianno、Chris Brunner 和 Gary McGrath，他們都來自賓夕法尼亞大學 Vijay Kumar 實驗室。把一個由整個實驗室裝備完成的系統，縮小至一個小無人機上，這是一個巨大的成就。而這個系統的研發工作進行了 6 年時間。
不過需要注意的一點時，在完成動作之前，無人機已經預先被告知了障礙物的位置。也就是說，障礙物的位置并不是無人機自己實時獲得的。對此，Vijay Kumar 和 Giuseppe Loianno 的回應是：
“這個無人機有一個前置立體攝像頭，可進行密集的地圖繪制，但是這個并沒有整合到實時軌跡規劃和控制框架里（不過這一點將會很快完成）。在這篇論文里，我們解決了狀態評估、軌跡控制和規劃的問題：如何依賴單一攝像頭和 IMU 獲得信息，從而估算整個無人機的狀態，并使用機載處理器來進行軌跡規劃和控制。”
Vijay 解釋道，最難的一點，就是軌跡規劃和控制，因為這需要采取“極具創意的方法”：
“當這個無人機穿過窗戶時，你會看到它獲得了動力然后翻了個身。這是自動完成的，并且是一個流暢的動作（相較而言，以前飛過窗戶的動作，是拆解成了 3 部分，然后拼接在一起）。另一個挑戰就是，依靠單一攝像頭和 IMU 來估算位置和速度，同時在 200Hz 的頻率下關閉反饋系統。”
研究人員目前正在致力于實時地圖測繪，這是障礙物偵測和動態路徑規劃的一個關鍵所在。
不過，我們非常樂意看到這個小東西在實驗室之外的環境中工作。我家有太多半開的窗戶了，沒有無人機來穿一穿，有點浪費呀。
Via Spectrum IEEE
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