这只“机器人鸟”能以每小时45英里的速度穿越森林——无需GPS或光照也能飞行

与鸟类在未知环境中展现的惊人速度和敏捷导航能力不同,无人机通常依赖外部引导或预设路线。然而,香港大学工程学院机械工程系张富教授及其研究团队取得突破性进展,使无人机和微型飞行器(MAVs)能够以前所未有的精度模拟鸟类飞行能力。

该团队研发了安全高速飞行机器人(SUPER),其飞行速度可超过20米/秒,仅依靠机载传感器和计算能力就能避开细至2.5毫米的障碍物(如电线或树枝)。紧凑型设计使其轴距仅280毫米,起飞重量仅1.5公斤,展现了卓越的敏捷性——可在夜间穿越密林并灵巧规避细线障碍。

张教授称此项发明将革新无人机技术领域:"想象一只'机器鸟'在林中高速穿梭,轻松闪避树枝与障碍物。这是自主飞行技术的重大突破。我们的系统使微型飞行器(MAV)能在高速状态下安全穿越复杂环境,达到了前所未有的安全水平。这如同赋予无人机鸟类般的反射神经,使其在向目标疾驰时能实时规避障碍。"

突破性进展在于硬件与软件的尖端集成:SUPER采用轻量级三维激光雷达(LIDAR)传感器,可精准探测70米内的障碍物;同时搭载先进规划框架,能在飞行中生成双轨迹——一条通过探索未知空间实现速度优化,另一条则维持在已知无障碍区域优先保障安全。

通过将激光雷达数据直接作为点云处理,系统大幅缩短计算时间,实现高速状态下的快速决策。该技术已在古迹自主勘探等现实场景中验证,并在室内外环境中均展现出流畅的导航能力。

论文第一作者任云帆表示:"规避细窄障碍与穿越狭小空间的能力,为搜救等分秒必争的应用开辟了新可能。SUPER在包括夜间在内的各种光照条件下的鲁棒性,使其成为全天候作业的可靠工具。"

研究团队预见该创新技术的广泛应用场景:涵盖自主配送、电力巡检、森林监测、自主勘探测绘等领域。在搜救任务中,搭载SUPER技术的微型飞行器可昼夜快速穿越废墟或密林等灾区,比现有无人机更高效定位幸存者或评估危险;灾情救援时还能向偏远 inaccessible 区域投送关键物资。