这只"机器鸟"以72公里/小时的速度穿越森林——无需GPS或光线感应

与能以卓越速度和敏捷性在未知环境中导航的鸟类不同,无人机通常依赖外部引导或预设航线。然而,香港大学(HKU)工程学院机械工程系傅张教授及其研究团队取得突破性进展,使无人机及微型飞行器(MAVs)实现了前所未有的鸟类飞行能力模拟。

该团队研发了安全高速飞行机器人(SUPER),其飞行速度可超20米/秒,仅凭机载传感器和计算能力即可规避细至2.5毫米的障碍物(如电线或树枝)。该机器人采用紧凑设计,轴距仅280毫米,起飞重量1.5公斤,展现出卓越的敏捷性——能在夜间茂密森林中穿行并灵巧避开细电线。

张教授称此项发明将颠覆无人机技术领域:"想象一只'机器鸟'在森林中高速灵活穿行,轻松躲开树枝与障碍物。这是自主飞行技术的重大突破。我们的系统让微型飞行器(MAV)能在复杂环境中高速导航,并达到前所未有的安全水平——宛如赋予无人机鸟类般的反射神经,使其在高速飞向目标时实时规避障碍。"

突破性进展源于硬件与软件的深度集成:SUPER采用轻量化三维光探测与测距(LIDAR)传感器,可精准探测70米内障碍物;配合先进规划框架,在飞行中同步生成两条轨迹——一条通过探索未知空间实现速度优化,另一条则通过保持在已知无障碍区域优先保障安全。

系统直接将激光雷达数据作为点云处理,大幅缩短计算时间,实现高速状态下的瞬时决策。该技术已在古迹自主勘探等现实场景中验证,并在室内外环境均展现出无缝导航能力。

论文第一作者任云帆表示:"规避细障碍与穿越狭窄空间的能力,为争分夺秒的搜救等应用开辟新可能。SUPER在夜间等各类光照条件下的鲁棒性,使其成为全天候作业的可靠工具。"

研究团队规划了该创新技术的广阔应用场景:包括自主配送、电力线巡检、森林监测、自主勘探测绘。在搜救任务中,搭载SUPER技术的微型飞行器可昼夜穿越建筑物废墟或密林等灾区,比现役无人机更高效定位幸存者或评估危险;在救灾场景中,还能向偏远不可达区域运送关键物资。