蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等發(fā)明納米級(jí)無人機(jī)

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和博洛尼亞大學(xué)的研究人員發(fā)明了一個(gè)名為PULP Dronet的納米級(jí)無人機(jī)，該無人機(jī)僅重27g，據(jù)稱是目前重量最輕的無人機(jī)。

自然界中微小的昆蟲等飛行生物能夠完成非常復(fù)雜的任務(wù)，同時(shí)在感知環(huán)境和思考時(shí)只消耗很少的能量，研究人員從這些昆蟲身上汲取靈感，并利用節(jié)能計(jì)算技術(shù)，研發(fā)出這款微型無人機(jī)。為了復(fù)制在昆蟲身上所觀察到的節(jié)能機(jī)制，研究人員最初致力于將高端人工智能集成到納米無人機(jī)的超微小包絡(luò)功率中，事實(shí)證明，這項(xiàng)研究非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈儽仨殱M足其能量限制和嚴(yán)格的實(shí)時(shí)計(jì)算要求。研究人員的主要目標(biāo)是以非常小的功率實(shí)現(xiàn)非常高的性能。

據(jù)悉，該無人機(jī)的視覺導(dǎo)航引擎由硬件和軟件組成，前者的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在并行的超低功耗模式上，由DroNet卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)所體現(xiàn)。其導(dǎo)航系統(tǒng)采用一個(gè)攝像頭框架，并用最先進(jìn)的CNN對(duì)其進(jìn)行處理；隨后，由它決定如何糾正無人機(jī)的姿態(tài)，并使其處于當(dāng)前場(chǎng)景的中心，同樣的CNN也識(shí)別出了障礙，如果無人機(jī)感覺到迫在眉睫的威脅，就停止它。

該無人機(jī)搭載先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法，可以在一個(gè)端到端的閉環(huán)視覺管道上運(yùn)行。其可以沿著一條街道（或類似的道路，例如走廊）行駛，并在遇到意外障礙時(shí)避免碰撞和及時(shí)剎車，與以前的口袋飛行機(jī)器人相比，該無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航所需的所有操作都是直接在機(jī)身上執(zhí)行的，不需要操作人員，也不需要特別的基礎(chǔ)設(shè)施（比如外部攝像機(jī)或信號(hào)），甚至不需要任何用于計(jì)算的遠(yuǎn)程基站（比如遠(yuǎn)程筆記本電腦）。

在一系列的野外試驗(yàn)中，研究人員證明了該無人機(jī)系統(tǒng)具有高度的響應(yīng)性，能夠防止與飛行速度為1.5m/s的意外動(dòng)態(tài)障礙物發(fā)生碰撞，同時(shí)，其視覺導(dǎo)航引擎能夠在113m的新路徑上實(shí)現(xiàn)完全自主的室內(nèi)導(dǎo)航。

該微型無人機(jī)應(yīng)用廣泛，適用于老人/兒童援助、檢查農(nóng)作物和葡萄園、探索危險(xiǎn)區(qū)域、救援任務(wù)等。例如，一大群PULP無人機(jī)可以幫助檢查地震后倒塌的建筑物，在更短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)救援人員無法到達(dá)的地方，保障了人類的安全。

研究人員公開發(fā)布了所有的代碼、數(shù)據(jù)集和訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，其他研究團(tuán)隊(duì)可以基于他們的技術(shù)開發(fā)出類似的系統(tǒng)。研究人員表示，目前的研究?jī)H僅是實(shí)現(xiàn)真正的“生物水平”機(jī)載智能的第一步，未來還有幾個(gè)挑戰(zhàn)需要克服，他們將通過提高機(jī)載導(dǎo)航引擎的可靠性和智能性來解決其中的一些挑戰(zhàn)，并且瞄準(zhǔn)新的傳感器、讓無人機(jī)有更先進(jìn)的功能和更好的性能等。他們的最終目標(biāo)是做一個(gè)皮米級(jí)的飛行機(jī)器人（幾克重、蜻蜓大?。?，并建立一個(gè)以他們的愿景為基礎(chǔ)的強(qiáng)大而堅(jiān)實(shí)的研究人員和愛好者社區(qū)，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的根本。