SUPER 能夠在復(fù)雜環(huán)境中高速導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了以前無法達(dá)到的安全水平。來源：香港大學(xué)

與鳥類不同，鳥類以驚人的速度和敏捷性在未知環(huán)境中導(dǎo)航，而無人機(jī)通常依賴外部引導(dǎo)或預(yù)先規(guī)劃的路線。然而，香港大學(xué)機(jī)械工程系教授張福及其研究團(tuán)隊的一項(xiàng)突破性發(fā)展，使無人機(jī)和微型空中飛行器（MAVs）比以往任何時候都更接近鳥類的飛行能力。

該團(tuán)隊開發(fā)了安全高速空中機(jī)器人（SUPER），能夠在超過 20 米每秒的速度飛行，并使用僅靠機(jī)載傳感器和計算能力避開厚度僅為 2.5 毫米的障礙物——例如電線或樹枝。SUPER 具有緊湊的設(shè)計，軸距僅為 280 毫米，起飛重量為 1.5 公斤，展示了卓越的敏捷性，能夠在夜間導(dǎo)航密集的森林，并巧妙地避開細(xì)線。

張教授將這項(xiàng)發(fā)明描述為無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的革命性突破，"想象一下，一只'機(jī)器人鳥'在森林中迅速穿梭，輕松躲避樹枝和障礙物。這是自主飛行技術(shù)的重要進(jìn)步。我們的系統(tǒng)使微型飛行器能夠在復(fù)雜環(huán)境中高速飛行，實(shí)現(xiàn)了以前無法達(dá)到的安全水平。這就像賦予無人機(jī)鳥類的反應(yīng)能力，使其能夠在實(shí)時躲避障礙物的同時，朝著目標(biāo)飛馳。"

這一突破在于硬件和軟件的復(fù)雜集成。SUPER 采用了一種輕量級的 3D 激光雷達(dá)傳感器，能夠以精準(zhǔn)的精度檢測 70 米范圍內(nèi)的障礙物。這搭配了一個高級規(guī)劃框架，在飛行過程中生成兩條軌跡：一條通過進(jìn)入未知空間來優(yōu)化速度，另一條通過保持在已知無障礙區(qū)域來優(yōu)先考慮安全。

通過直接處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)作為點(diǎn)云，該系統(tǒng)顯著減少了計算時間，即使在高速情況下也能實(shí)現(xiàn)快速決策。這項(xiàng)技術(shù)已在各種實(shí)際應(yīng)用中得到測試，例如古代遺址的自主探索，并已展示出在室內(nèi)和室外環(huán)境中的無縫導(dǎo)航。

“能夠避開細(xì)小障礙物并在狹窄空間中導(dǎo)航，為搜索和救援等應(yīng)用開辟了新的可能性，在這些應(yīng)用中，每一秒都至關(guān)重要。”研究論文的首席作者任云帆先生表示。“SUPER 在各種光照條件下，包括夜間，都具有魯棒性，使其成為全天候作業(yè)的可靠工具?！?/p>

該研究團(tuán)隊設(shè)想這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用范圍，包括自主配送、輸電線路檢查、森林監(jiān)測、自主探索和測繪。在搜救任務(wù)中，配備 SUPER 技術(shù)的微型飛行器（MAV）可以在災(zāi)難區(qū)域（如倒塌的建筑物或茂密的森林）晝夜快速導(dǎo)航，比現(xiàn)有無人機(jī)更有效地定位幸存者或評估危險。此外，在災(zāi)害救援場景中，它們可以將關(guān)鍵物資運(yùn)送到偏遠(yuǎn)且難以進(jìn)入的地區(qū)。