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麻省理工学院的无人机也可以在地面行驶

来自麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的研究人员(CSAIL)宣布他们将研发一种既可以在天空中飞行又可以在地面上行驶的机器人。在一篇新的论文中,该团队提出了一种四旋翼无人机,这种无人机可以在具备停车位、禁飞区和着陆平台的城市体系中飞行或行驶。

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具有行走和飞行的多功能机器人可以开辟更多的可能性,例如:这样的机器人可以飞进交通不便的施工区域或灾害区,或者在空间狭小的地面进行物体运输或救援。

一般情况下,擅长于运输的机器人不擅长飞行,空中无人机可以快速敏捷的飞行,但长距离飞行却局限于电池的寿命。另一方面,地面车辆更节能,但速度较慢,行动也不自如。

论文的主要作者博士生Brandon Araki说:“既能飞行又能驾驶的能力在充满障碍的环境中十分有用,你既可以通过飞行来避免路面上的障碍,也能通过陆地行驶躲避空中的障碍。通常情况下,无人机都不能在地面移动,而具备轮子的无人机却可以做到,虽然飞行时间会有轻微的减少。”

Araki和CSAIL负责人Daniela Rus、麻省理工学院的大学生John Strang、Sarah Pohorecky、Celine Qiu以及苏黎世联邦理工大学交互技术实验室的Tobias Naegeli共同参与该系统的开发。该团队在新加坡举行的IEEE机器人与自动化国际会议(ICRA)上展示了他们的系统。

这个项目是建立在Araki前期所研发的一种名为“飞猴”机器人的基础上,这种机器人可以攀爬、抓取和飞行。机器猴子可以跳过或爬过障碍物,但是不能自动行驶。

为了解决这个问题,该团队开发了各种“路径规划”算法以保证无人机不发生碰撞。为了能使这种机器人可以行驶,该团队在每个无人机底部安装了一些轮子。在仿真实验中,这种机器人能飞行到90米的高度并在电池耗尽前行驶252米。

添加了驱动组件的无人机略微降低了电池的寿命,这意味着它能飞的最大距离将减少14%,下降至300英尺。但是驾驶时的效率要比飞行时更高,因此可以抵扣飞行时因为额外负载造成的效率损失。

罗格斯大学计算机科学教授Jingjin Yu虽然没有参与这项研究,但是他表示:“这项工作为大规模、混合模式的运输提供了算法解决方案并展示了其应用在现实世界中的适用性。”

研究小组还使用日常材料来测试该系统,如用纺织物当做道路,用纸箱子当做建筑物。他们在无碰撞路径的起始点到终点测试了八个机器人的行驶状况,都取得了成功。

Rus说他们这样的系统提供了另一种方法来创建安全有效的飞行汽车,并不是简单的在车上安装翅膀,而是在多年研究的成果上添加行驶能力。

Rus评论道:“当我们开始为飞行汽车制定计划和控制的算法时,我们通过在小型无人机上创建这些功能,虽然距离载人功能还有很大的距离,但是我们为美好的未来提供了灵感,也许有一天我们可以享受这种飞行机器人,可以在天空和地面无障碍地行驶。”(来源:宇辰网)

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