在自主空中机器人领域取得的重要进展中,香港大学的工程师们创造出一款能够模仿鸟类高速穿越复杂环境能力的无人机。
这款名为“安全保障高速空中机器人”(SUPER)的无人机,飞行速度可超过每秒20米(每小时45英里),仅凭机载传感器和计算能力,就能探测并避开细至2.5毫米的障碍物——如电线或树枝。与传统依赖GPS或预设路线的无人机不同,SUPER可在未知环境中完全自主运行。
该系统体积紧凑,直径仅28厘米,起飞重量1.5千克,配备轻量级3D激光雷达传感器,能够在70米范围内高精度探测障碍物。SUPER的创新之处在于其复杂的规划框架:飞行过程中同时生成两条轨迹,一条以速度最优为目标,勇敢探索未知空间;另一条则优先安全,始终保持在已知无障碍区域。
“想象一只‘机器人鸟’在森林中高速穿梭,轻松躲避树枝和障碍物。我们赋予无人机类似鸟类的反应速度,使其能在高速奔向目标的同时,实时规避障碍。”研究团队负责人张富教授如此解释。
在真实环境测试中,SUPER在多种极具挑战性的场景下——包括高速飞行、避开电线、穿越密林、夜间飞行等——取得了99.63%的近乎完美成功率。该无人机还展现出卓越的目标跟踪能力,能够在密林中成功跟随慢跑者,而普通商用无人机则无法完成。
这项技术应用前景广阔,尤其适用于搜救任务。配备SUPER技术的微型飞行器(MAV)可在昼夜间高速穿越灾害现场——如坍塌建筑或密林——更高效地寻找幸存者或评估危险,远超现有无人机的能力。相关研究已发表在《科学机器人》杂志上,标志着高速自主导航技术从实验室走向现实应用的里程碑。