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类鸟导航技术突破,彻底变革无人机自主飞行

香港大学的研究人员开发出一套突破性的导航系统,使无人机能够模仿鸟类在高速下穿越复杂环境的卓越能力。该系统名为“安全保障高速空中机器人”(SUPER),可凭借机载传感器和计算能力,以超过每秒20米的速度飞行,同时避开细至2.5毫米的障碍物。这项创新标志着自主飞行技术的重大进步,并将在多个行业产生广泛应用。
类鸟导航技术突破,彻底变革无人机自主飞行

与能够轻松穿梭于密林和复杂环境中的鸟类不同,传统无人机通常依赖外部引导系统或预先规划的路线。然而,香港大学张富教授及其团队的革命性研发,彻底改变了这一局面。

他们的成果——“安全保障高速空中机器人”(SUPER)——在模仿鸟类飞行能力方面,比以往任何技术都更为接近。这款紧凑型无人机轴距仅280毫米,重量仅1.5千克,能够以每秒超过20米(约45英里/小时)的速度自主飞行,并避开如电线或树枝般细小的障碍物。

SUPER的突破在于其软硬件的高度集成。系统采用轻量级3D激光雷达传感器,能够以极高精度探测最远70米外的障碍物。配合先进的规划框架,飞行过程中同时生成两条轨迹:一条在未知区域中优化速度,另一条则优先考虑安全,始终保持在已知无障碍空间。

“这就像赋予无人机鸟类般的反应速度,使其能够在高速前进的同时实时躲避障碍物。”张教授解释道。该系统让微型飞行器(MAV)即便在夜间密林等复杂环境下,也能以前所未有的安全性和效率自主导航。

这一技术对各行各业意义重大。在搜救行动中,配备该系统的无人机可迅速穿越坍塌建筑或密林等灾害现场,更高效地定位幸存者和评估危险。此外,该技术还可应用于自主配送、电力线路巡检、环境监测及难以抵达区域的测绘等领域。

随着全球无人机市场预计到2030年将达到1636亿美元,其中自主飞行领域年增长率超过17%,像SUPER这样的创新有望彻底变革无人机在现实场景中的应用。相关研究已发表于《Science Robotics》,标志着高速自主导航技术从实验室走向实际应用的重要里程碑。

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