这只“机器鸟”以45英里时速穿越森林——无需GPS或光线辅助

与鸟类在未知环境中以惊人速度和敏捷性导航的能力不同,无人机通常依赖外部引导或预先测绘的路线。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了一项突破性进展,使得无人机和微型飞行器(MAVs)能够比以往任何时候都更接近地模拟鸟类的飞行能力。

该团队研发了安全高速飞行机器人(SUPER),仅依靠机载传感器和计算能力就能实现每秒20米以上的飞行速度,并能避开细至2.5毫米的障碍物(如电线或树枝)。这款机器人采用轴距仅280毫米的紧凑设计,起飞重量1.5公斤,在夜间茂密森林中展现出卓越的敏捷性,可灵巧规避细线障碍。

张教授称这项发明是无人机技术的颠覆性突破:"想象一只'机器鸟'在森林中高速穿梭,轻松避开树枝等障碍。这是自主飞行技术的重大进步。我们的系统让微型飞行器能在高速飞行时安全穿越复杂环境,达到了前所未有的安全水平。就像赋予无人机鸟类般的反应能力,使其在高速飞向目标时能实时躲避障碍。"

突破性进展体现在硬件与软件的精密集成。SUPER采用轻量化3D激光雷达传感器,可精准探测70米内的障碍物。配合先进的规划框架,在飞行时生成双轨迹:一条通过探索未知空间实现速度优化,另一条则保持在已知无障碍区域确保安全。

通过直接将激光雷达数据作为点云处理,系统大幅缩短计算时间,实现高速飞行中的快速决策。该技术已在古迹自主勘探等实际场景中测试,在室内外环境均展现出流畅的导航能力。

论文第一作者任云帆表示:"规避细小障碍和穿越狭窄空间的能力,为搜救等分秒必争的应用开辟了新可能。SUPER在夜间等各种光照条件下的稳健表现,使其成为全天候作业的可靠工具。"

研究团队预见了这项创新技术的广泛应用场景,包括自主配送、电力线巡检、森林监测、自主勘探测绘等。在搜救任务中,配备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。在救灾场景中,还能向交通中断的偏远地区投送关键物资。