-
微信號:youuav
關(guān)注官方微信
m.youuav.com手機掃碼看新聞
-
- 添加收藏
- 關(guān)于我們
無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具麻省理工學(xué)院的研究人員們在去年設(shè)計了一款微型芯片，專門用于幫助微型無人機導(dǎo)航——如今，他們的芯片經(jīng)歷了一次升級，不僅變得更小，耗能也大幅減少。
該團隊由 MIT 電氣工程與計算機科學(xué)（EECS）系助理教授 Vivienne Sze 和航空與航天系助理教授 Sertac Karaman 共同領(lǐng)導(dǎo)。他們從頭開始定制了這一枚能耗低、體積小，同時提升了處理速度的芯片。
這枚新的芯片被取名為“Navion”，僅有 20 平方毫米大小，大概和樂高人偶的腳印差不多大。它耗能僅 24 毫瓦，幾乎只有普通燈泡耗能的千分之一。
盡管 Navion 的耗能極小，但它能夠處理每秒 171 幀的實時圖像，并進行慣性測量，這兩種測量都被用于確定其自身在空中的位置。研究人員說，該芯片可以集成到指甲大小的“微型無人機”中，以幫助無人機進行導(dǎo)航，尤其是在全球定位衛(wèi)星數(shù)據(jù)不可用的偏遠、無人地帶。
這種芯片也可以被用于需要長時間導(dǎo)航，但能量存儲有限的小型機器人或其它機械設(shè)備。
“我能想象將這種芯片被應(yīng)用于依靠一塊電池運行數(shù)月的低能量機器人，比如指甲般大小的撲翼飛行器，或者像氣象氣球那樣輕于空氣的設(shè)備?！?/strong>麻省理工信息和決策系統(tǒng)實驗室及數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和社會研究所的成員 Karaman 說道，“或者想像一下它在醫(yī)療設(shè)備上的應(yīng)用場景，比如你吞下了一枚小藥片，它可以依靠非常小的電池以智能導(dǎo)航，從而不會在你的體內(nèi)引起過熱。我們正在研發(fā)的芯片將會在這些領(lǐng)域大有作用?！?
靈活的芯片
在過去幾年里，不少研究團隊都設(shè)計制造了僅有手掌大小的微型無人機?？茖W(xué)家們設(shè)想，這樣的小型無人機可以四處飛行并拍攝周圍環(huán)境的照片。完成任務(wù)后，無人機可以回到使用者的手掌中，并且很容易被儲存起來。
不過，一個手掌大小的無人機所能搭載的電池非常有限，并且大部分電能都不得不被用于電機工作。除此之外，僅有非常少的電能被用于其它基本操作，比如導(dǎo)航或狀態(tài)估計，也就是確定其本身在空中的位置，
“在傳統(tǒng)的機器人技術(shù)中，我們會使用一臺現(xiàn)成的計算機并在其上面實現(xiàn)（狀態(tài)估計）算法，因為我們通常不必擔(dān)心能量限制?！盞araman 解釋道，“但是在每一個需要將低能耗應(yīng)用小型化的項目中，我們都必須以一種完全不同的方式來思考編程設(shè)計中所面臨的挑戰(zhàn)?！?
在 Sze 和 Karaman 此前的研究中，他們已經(jīng)嘗試將算法和硬件結(jié)合在他們設(shè)計的芯片中，從而試圖解決這一問題。他們的初始設(shè)計利用了 FPGA，也就是一種可以根據(jù)應(yīng)用進行配置的商用硬件平臺。在這種情況下，芯片能夠在 2 瓦特功率下進行自身狀態(tài)估計，在大型無人機所需的 10-30 瓦特基礎(chǔ)上降低了很多。盡管如此，2 瓦特的能耗依舊大于普通微型無人機所能搭載的電池功率——一般的微型無人機電池功率僅有 100 毫瓦左右。
為了讓芯片更小、耗能更少，麻省理工學(xué)院的研究者們決定從頭開始設(shè)計一款新的芯片，而不是改進現(xiàn)有的設(shè)計。Sze 評價說：“這樣的話，我們在設(shè)計芯片的過程中有了更大的靈活性?！?
在世界中大展身手
為了減少芯片的能耗，研究團隊的新設(shè)計中盡可能減少了任何給定時間內(nèi)芯片中存儲的數(shù)據(jù)量，包括存儲的圖像與慣性測量數(shù)據(jù)。新設(shè)計也優(yōu)化了數(shù)據(jù)在芯片中的路徑。
“我們會壓縮任何需要臨時存儲在芯片上的圖像，因此它就能少占用一些空間?！?/strong>Sze 說。Sze 領(lǐng)導(dǎo)的麻省理工學(xué)院電子研究實驗室（the Research Laboratory of Electronics）團隊也減少了芯片中不必要的操作，例如一些和零相關(guān)、結(jié)果為零的運算——研究人員們找到了一種方法，能夠跳過任何涉及零的計算。Sze 評價說：“這能讓我們避免處理和存儲這些零，因此我們可以減少大量不必要的存儲和計算周期，從而降低芯片尺寸和能耗，并提高芯片的處理速度?！?
通過這一最新的設(shè)計，研究者們將芯片的存儲空間從 2MB 降低到了約 0.8MB。研究者們使用之前在不同環(huán)境下（例如工作場所、倉庫等）收集的無人機飛行數(shù)據(jù)庫對新的芯片進行了測試。
“我們不僅讓芯片的能耗更少、運算速度更快，我們同時讓它能夠靈活地適應(yīng)不同環(huán)境，從而進一步節(jié)約能源?！?/strong>Sze 說，“關(guān)鍵在于尋找‘靈活’和‘高效’的平衡點?！痹撔酒€可以重新配置，以支持不同的攝像機和慣性測量單元（IMU）傳感器。
通過測試，研究者們發(fā)現(xiàn)他們能將芯片的能耗從此前的 2 瓦特降低到 24 毫瓦。24 毫瓦能支持芯片處理每秒 171 幀的圖像——這一效率比收集數(shù)據(jù)庫時無人機的效率還要高。
研究者們計劃讓一輛微型賽車搭載芯片，從而進行對這一新設(shè)計的展示。他們希望由一個屏幕顯示車載攝像頭的實時視頻，同時顯示芯片計算出的空中的位置，以及這項任務(wù)的耗能功率。此后，該團隊計劃在一架真正的無人機上測試該芯片，并最終在微型無人機上進行測試。
2025-09-11 10:41
2025-09-09 10:52
2025-09-04 21:58
2025-08-28 11:13
2025-08-27 14:14
2025-08-26 13:50
2025-08-23 20:37
2025-08-22 10:33
2025-08-18 14:20
2025-08-13 11:12
