一群閃著神秘藍光的微型空中機器人懸停半空，繼而靈巧自如地穿梭在一片茂密竹林中……5月5日，一項在未知復雜環(huán)境中實現(xiàn)機器人成群、快速避障飛行的成果以封面文章形式發(fā)表在機器人領域權威期刊《科學·機器人學》（Science Robotics）上。

這些“藍精靈”是由浙江大學控制科學與工程學院、湖州研究院團隊聯(lián)合研發(fā)的一群微型智能空中機器人，它們時而靈巧地掠過低矮灌木叢，時而交叉飛行變換隊形，宛如林中小鳥翩翩起舞相互追逐。

區(qū)別于傳統(tǒng)的大型軍事無人機，空中機器人泛指一類具有高度智能化的無人自主飛行器。它是人工智能與現(xiàn)代飛行器結合的產(chǎn)物，也是機器人科學與技術發(fā)展最為活躍的領域之一。

在未知復雜環(huán)境中的成群結隊飛行，一直被看作是機器人與人工智能領域的一大技術瓶頸。在兩年多的研究中，科研團隊解決了未知復雜環(huán)境下機器人單機與群體的智能導航與快速避障方法等一系列核心技術，將只能在電影里面看到的場面帶到現(xiàn)實世界。

據(jù)悉，該論文第一作者為浙江大學控制科學與工程學院博士研究生周鑫，通訊作者為該院高飛博士和許超教授。

▍“麻雀雖小” 但能自主思考

大規(guī)模的機器人空中編隊表演早已屢見不鮮，通過前期的衛(wèi)星定位和軌跡編碼，能夠實現(xiàn)千變?nèi)f化的造型。

然而一旦失去地面計算機的控制，這些機器人群體就會“群龍無首”，甚至撞到障礙物跌落下來。

“人字形的大雁、井然有序的鴿群，當我們仰望天空，自然界中飛鳥的集群總讓我們思考它們是如何保持隊形的?！?/span>

許超說，讓機器人像鳥兒一樣能夠成群自由地飛翔，道法自然，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，浙大團隊研發(fā)出小巧輕便、自主可控又能成群結隊的飛行系統(tǒng)。單個空中機器人只有手掌大小，比一聽可樂的重量還要輕。

浙大研發(fā)的這款新型機器人在僅使用機載視覺、機載計算資源的情況下，實現(xiàn)了在野外樹林復雜環(huán)境下感知周圍障礙物、定位自身位置及生成飛行路徑、以及多智能體通訊等多項關鍵技術突破。

“我們讓機器人看得懂世界，主動避開障礙物，實現(xiàn)群體飛行?！备唢w說。

“我們還為空中機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，但是它能夠獨立計算處理飛行過程中遇到的海量信息。

“把物理世界的運動信息表征成一系列的數(shù)學問題，關鍵是要識破復雜問題背后隱秘的特殊數(shù)學結構，化繁為簡，利用捉襟見肘的機載計算資源完美破題?！?/span>

對于這一成果，網(wǎng)友紛紛點贊：

▍登高跑遠 能達無人之境

許超介紹，從圖紙設計到硬件調試，從算法研發(fā)到代碼編寫，從實驗測試到系統(tǒng)優(yōu)化，都完全由浙大團隊師生完成，“在國際上能夠獨立完成全流程工作的團隊，也是屈指可數(shù)?！?/span>

在研發(fā)過程中，團隊在智能化、網(wǎng)絡化、自主化等多方面技術發(fā)展中取得了突破，這項成果也將對工業(yè)界的機器換人和產(chǎn)業(yè)升級產(chǎn)生積極作用。

談及未來應用，高飛認為，在火災等搜救場景中，小型集群機器人能夠更好實現(xiàn)搜救目標，減少搜救人員風險；在地形勘探中，也可以快速對人員無法到達的區(qū)域進行建模。

“生活中有很多場景都能用到我們這項技術，比如掃地或服務機器人，如果裝上了我們研發(fā)的'智慧大腦’，就會更加聰明?！?/span>

論文鏈接：https://www./toc/scirobotics/7/66

▍微型無人機的無限可能

隨著世界科技的進步，計算機技術日新月異，人工智能、云計算已經(jīng)得以實現(xiàn)，智能化、信息化和自動化的時代已經(jīng)到來。

現(xiàn)階段，在微型無人機領域，技術較為先進的主要有美國、日本、以色列以及我國等多個國家。

雖然很多國家和研究機構在微型無人機的研發(fā)方面取得了巨大的進展，可還存在能量續(xù)航、整機質量、機動性能以及大小尺寸等方面的限制。

除了首要的動力、續(xù)航問題，低雷諾數(shù)下空氣動力學特性的研究、機體零部件的小型化、機體飛行抗干擾性能以及穩(wěn)定性能的提升、導航系統(tǒng)與任務設備、飛行器結構和材料等關鍵技術，都是未來微型無人機領域需要解決的問題。

由此可見，微型無人機的發(fā)展還是面臨著諸多的挑戰(zhàn)。不過隨著科研機構以及重點大學對微型無人機的研發(fā)，我們相信，未來微型無人機的技術會不斷成熟，前景也會愈發(fā)廣闊。