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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具
研究人員將各種形狀和大小的物體扔向攝像機(jī)，測(cè)量算法檢測(cè)到物體的效率，物體的大小和投擲的距離不同，檢測(cè)成功率在81％到97％之間變化，并且該系統(tǒng)僅用3.5毫秒即可檢測(cè)到靠近的物體。
文丨AutoR智駕 諾一
無人機(jī)在避障方面的能力又邁出了一步。
近日，蘇黎世大學(xué)的研究人員通過使用新型攝像機(jī)演示了飛行機(jī)器人如何可以檢測(cè)并躲避快速移動(dòng)的物體。
為了模擬無人機(jī)在惡劣環(huán)境下可以更快的飛行，這所大學(xué)用球?qū)Ω墩陲w機(jī)的無人機(jī)。
你看，試驗(yàn)人員將一顆足球從三米遠(yuǎn)的地方以10 m/s的速度砸向無人機(jī)，它敏捷的躲避飛來的球，是自主完成的。
換個(gè)方向再來一次，它還是成功了。
而就算是室內(nèi)，將拋球的距離拉近、拋球力度增加，無人機(jī)還是可以成功的完成避障。
速度慢一點(diǎn)再看一次。
雖然說無人機(jī)可以做很多事情，但避開障礙物并不是它們的最強(qiáng)項(xiàng)，尤其是當(dāng)無人機(jī)還在快速移動(dòng)的過程中，躲避障礙物會(huì)更加困難。
當(dāng)前，在銷售的大多數(shù)無人機(jī)都配備可以檢測(cè)障礙物的攝像頭和傳感裝置，但無人機(jī)通常情況識(shí)別物體到做出反應(yīng)需要20到40毫秒。
這個(gè)時(shí)間可能看起來很短，但是不能保證無人機(jī)在高速飛行的過程中可以避開其他無人機(jī)或者鳥類，甚至靜止的障礙物。
事實(shí)證明，大量無人機(jī)在飛行過程中使用的是不可預(yù)測(cè)的，當(dāng)許多無人機(jī)在同一區(qū)域飛行時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)問題。
克蘭菲爾德大學(xué)的Ian Horsfall教授及其團(tuán)隊(duì)曾制作了一個(gè)可以模仿無人機(jī)物理特性的射彈，與普通規(guī)格的無人機(jī)體積和重量基本相同，由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，射出后時(shí)速可達(dá)321公里。
無人機(jī)發(fā)生碰撞非常危險(xiǎn)。
為什么當(dāng)前的無人機(jī)避障能力不佳。
首先看一普通無人機(jī)的工作原理，傳統(tǒng)無人機(jī)搭載的攝像機(jī)的工作原理是通過持續(xù)拍攝整個(gè)場(chǎng)景，也就是常說的連拍，需要同時(shí)曝光所有圖像像素。
但是，采用這種方式的一點(diǎn)缺點(diǎn)是只能在內(nèi)置計(jì)算系統(tǒng)分析完所有像素之后才能檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)的物體。
為了解決碰撞問題，蘇黎世大學(xué)的研究人員對(duì)四個(gè)螺旋槳的無人機(jī)進(jìn)行了改裝，在該無人機(jī)上面配備特殊的攝像頭和算法。
這個(gè)團(tuán)隊(duì)將這個(gè)特殊的攝像頭稱之為：事件攝像機(jī)。
蘇黎世大學(xué)機(jī)器人與感知研究組以及瑞士國家科研能力中心（NCCR）機(jī)器人搜索和救援大挑戰(zhàn)負(fù)責(zé)人Davide Scaramuzza解釋道， “對(duì)于在搜索和救援領(lǐng)域的應(yīng)用，時(shí)間非常關(guān)鍵，因此我們需要無人機(jī)能夠盡可能快地飛行，以便在其有限的電池壽命內(nèi)完成更多工作，但是無人機(jī)飛行速度越快，他們與障礙物碰撞的風(fēng)險(xiǎn)就越高，而當(dāng)障礙物在移動(dòng)時(shí)，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更高。我們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)視覺傳感器事件攝像機(jī)（Event Camera）這種新型攝像機(jī)非常適合此目的?！?/p>
什么是事件攝像機(jī)？
事件攝像機(jī)具有彼此獨(dú)立工作的智能像素，也就未檢測(cè)到變化的像素保持不變，而檢測(cè)到光強(qiáng)度變化的像素則立即發(fā)送信息。
這樣的好處是，內(nèi)置計(jì)算系統(tǒng)僅需處理圖像中一小部分像素，進(jìn)而大大加快了計(jì)算速度。
為了完美展現(xiàn)事件攝像機(jī)能力，首先，研究人員必須開發(fā)自己的算法，該算法可以在很短的時(shí)間內(nèi)收集攝像機(jī)記錄的所有事件，再減去無人機(jī)自身移動(dòng)的影響，基本可以得出攝像機(jī)看到的大部分變化。
其次，Scaramuzza和他的團(tuán)隊(duì)需要分別對(duì)攝像機(jī)和算法進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。
他們將各種形狀和大小的物體扔向攝像機(jī)，測(cè)量算法檢測(cè)到物體的效率，物體的大小和投擲的距離不同，檢測(cè)成功率在81％到97％之間變化，并且該系統(tǒng)僅用3.5毫秒即可檢測(cè)到靠近的物體。
然后就是最嚴(yán)峻的測(cè)試：將攝像機(jī)放在實(shí)際的無人機(jī)上，在室內(nèi)和室外飛行，然后直接向其投擲物體。
測(cè)試結(jié)果是，無人機(jī)能夠躲避物體的概率超過90％，其中包括從三米遠(yuǎn)處扔出的以10m/s的速度靠近的球，如果無人機(jī)提前“知道”物體的大小，一臺(tái)攝像機(jī)就足夠了。
而如果它不得不面對(duì)大小不同的物體時(shí)，需要使用兩個(gè)攝像頭為其提供立體視覺。
Scaramuzza認(rèn)為這些結(jié)果表明，事件攝像機(jī)可以保證無人機(jī)的可飛行速度提高多達(dá)十倍，從而擴(kuò)展了其可能的應(yīng)用范圍。
他說：“無人機(jī)將被用于各種各樣的應(yīng)用，比如貨物交付、人員運(yùn)輸、航空攝影，當(dāng)然還有搜索和救援。與此同時(shí)，使機(jī)器人能夠更快地感知并做出決策，對(duì)于其他領(lǐng)域的應(yīng)用將是變革性的，在包括汽車、良好交付、運(yùn)輸、采礦和機(jī)器人的遠(yuǎn)程檢查等領(lǐng)域中，可靠地檢測(cè)到靠近的障礙至關(guān)重要?！?/p>
這個(gè)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》（Science Robotics）雜志上，它將幫助無人機(jī)在自然災(zāi)害等情況下發(fā)揮更大的作用。
目前來看，事件攝像機(jī)是一項(xiàng)最新的研究成果，現(xiàn)有的無人機(jī)物體檢測(cè)算法不完全適用于它們。
Davide Falanga博士表示，“我們的最終目標(biāo)是使自主駕駛的無人機(jī)達(dá)到和人類無人機(jī)飛行員一樣的水平。當(dāng)前，在涉及無人機(jī)的所有搜索和救援應(yīng)用中，實(shí)際上都是人為控制的。如果我們能夠讓自主駕駛的無人機(jī)像人類無人機(jī)飛行員一樣可靠地導(dǎo)航，那么我們將能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于超出人為視線范圍或遠(yuǎn)程控制范圍之外的任務(wù)，”
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