一群微型智能空中機(jī)器人穿梭于竹林中，時而靈巧地掠過低矮灌木叢，時而交叉飛行變換隊(duì)形，就像是林中小鳥翩翩起舞相互追逐……由浙江大學(xué)研發(fā)，在未知復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人成群結(jié)隊(duì)飛行的成果，于北京時間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》上，并被選為期刊5月封面論文。
這項(xiàng)成果由浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院、湖州研究院團(tuán)隊(duì)研發(fā)完成，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，通訊作者為高飛博士和許超教授。
大規(guī)模的機(jī)器人空中編隊(duì)表演早已屢見不鮮，但在未知復(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，浙大科研團(tuán)隊(duì)解決了未知復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人單機(jī)與群體的智能導(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面帶到現(xiàn)實(shí)世界。
“人字形的大雁、井然有序的鴿群，仰望天空，自然界中飛鳥的集群總讓我們思考，它們是如何保持隊(duì)形的。”許超說，讓機(jī)器人像鳥兒一樣能夠成群自由地飛翔，這是我們及國際同行們苦苦追尋的最高境界。
通過集體的協(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)。單個空中機(jī)器人只有手掌大小，比一聽可樂的重量還要輕。
浙大研發(fā)的這款新型機(jī)器人在僅使用機(jī)載視覺、機(jī)載計(jì)算資源的情況下，實(shí)現(xiàn)了在野外樹林復(fù)雜環(huán)境下感知周圍障礙物、定位自身位置及生成飛行路徑，以及多智能體通信等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。“我們讓機(jī)器人看得懂世界，主動避開障礙物，實(shí)現(xiàn)群體飛行。”高飛說。
“我們還為空中機(jī)器人打造了一個‘智慧大腦’。”許超說，“盡管處理器只有拇指大小，但是它能夠獨(dú)立計(jì)算處理飛行過程中遇到的海量信息。把物理世界的運(yùn)動信息表現(xiàn)成一系列的數(shù)學(xué)問題，關(guān)鍵是要識破復(fù)雜問題背后隱秘的特殊數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，化繁為簡，利用捉襟見肘的機(jī)載計(jì)算資源完美破題。”
在研發(fā)過程中，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。談及未來應(yīng)用，高飛認(rèn)為，在火災(zāi)等搜救場景中，小型集群機(jī)器人能夠更好實(shí)現(xiàn)搜救目標(biāo)，減少搜救人員風(fēng)險(xiǎn)；在地形勘探中，也可以快速對人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模。“生活中有很多場景都能用到我們這項(xiàng)技術(shù)，比如掃地或服務(wù)機(jī)器人，如果裝上了我們研發(fā)的‘智慧大腦’，就會更加聰明。”