自主思考的微型智能无人机成群结队飞出浙大，登Science子刊封面

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【导读】我国自主研发的飞行规划器等于给无人机安装了智慧大脑，它不仅可以自主规划路线，还能成功进行避障。

最近，在浙江安吉的一片竹林中，一群微型智能无人机正在集体出动，它们游刃有余地穿梭丛林。

看，这既像军事演习，又犹如小鸟穿越林间。

这些机器人编队，时而轻巧掠过丛林，时而交叉变换队形，如雁阵飞过，如蝴蝶起舞。

其实，这是由浙江大学控制科学与工程学院、浙大湖州研究院完成的一项研究，发表在今年5月份的《科学》子刊《科学·机器人》（Science Robotics）上。

论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm5954

穿越丛林

无人机如何自主找到最佳航线？

在茂密的森林里，对于无人机来说，这就是混乱的环境。

如此环境下，一个无人机都很难找到路线，更不用说成群结队的「群体导航」了。

现在，我国自主研发的规划器等于给无人机装上了「智慧大脑」，不仅可以精准规划路线，还可以身轻如燕巧妙避障。

因为，在未知复杂环境中成群结队的自主飞行，一直被看作是AI与机器人飞行的一大技术瓶颈。

然而，在2年多的研究中，浙大团队努力解决了这个问题，其核心就是智能导航和快速避障。

在丛林里飞进去，飞出来，身形矫健，这不就是中国武侠片里头的镜头？

唉，人还是太重啦，难免毁坏竹林，破坏生态。

那么，我们研发的微型无人机呢，它还没有一瓶可乐重！

于是，这些智能微型无人机群可以这样飞：

它还可以这样飞：

那么，这些无人机群是如何实现智能飞行的呢？

不是说条条大路通罗马嘛，有了障碍并不可怕，无人机可以绕飞。

上图中间那条曲线就是，无人机成功避障后规划的飞行路线。

事实上，野外的障碍物不计其数，于是，无人机就要对这些避障任务一一完成。

识别这些障碍物之后，无人机就能精准规划出自己的路线。

即便前途漫漫布满荆棘，无人机也足够聪明，能够自主规划路线。

研究团队

论文第一作者为浙江大学控制科学与工程学院博士研究生周鑫，通讯作者为该院的许超教授和高飞副研究员。

「人字形的大雁、井然有序的鸽群，当我们仰望天空，自然界中飞鸟的集群总让我们思考它们是如何保持队形的。」许超教授说。

让机器人像鸟儿一样能够成群自由地飞翔，道法自然，这是研究团队苦苦追寻的研究目标。

「我们为空中机器人打造了一个智慧大脑。」许超教授说。

研究关键是做到了化繁为简。许超教授认为，「把物理世界的运动信息表征成一系列的数学问题，识破复杂问题背后隐秘的特殊数学结构。」

然后，利用机载计算资源完美破题。

尽管处理器只有拇指大小，但是，它能够独立计算处理飞行过程中遇到的海量信息。

单个空中机器人只有手掌大小，比一瓶可乐的重量还要轻。通过集体的协同努力，浙大团队研发出小巧轻便、自主可控又能成群结队的飞行系统。

「我们让机器人看得懂世界，主动避开障碍物，实现群体飞行。」高飞副研究员说。

在仅使用机载视觉、机载计算资源的情况下，这些无人机实现了在野外树林复杂环境下感知周围障碍物。

另外，这些无人机还能定位自身位置及生成飞行路径，实现多智能体通讯等多项关键技术突破。

许超教授还认为，研究在智能化、网络化、自主化等多项技术取得了突破，这项成果也将对工业界的机器人和产业升级产生积极作用。

「生活中有很多场景都能用到我们这项技术，比如扫地或服务机器人，如果装上了我们研发的「智慧大脑」，就会更加聪明。」高飞副研究员这样说到。

谈及未来应用，高飞认为，在火灾等搜救场景中，小型集群机器人能够更好实现搜救目标，减少搜救人员风险；在地形勘探中，也可以快速对人员无法到达的区域进行建模。

参考资料：

http://www.news.zju.edu.cn/2022/0505/c24345a2526071/page.htm

http://www.ailab.cn/robot/20220505128808.html