最近，在浙江安吉的一片竹林中，一群微型智能無人機(jī)正在集體出動(dòng)，它們游刃有余地穿梭叢林。

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看，這既像軍事演習(xí)，又猶如小鳥穿越林間。

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這些機(jī)器人編隊(duì)，時(shí)而輕巧掠過叢林，時(shí)而交叉變換隊(duì)形，如雁陣飛過，如蝴蝶起舞。

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其實(shí)，這是由浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院、浙大湖州研究院完成的一項(xiàng)研究，發(fā)表在今年5月份的《科學(xué)》子刊《科學(xué)·機(jī)器人》（Science Robotics）上。

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論文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm5954

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穿越叢林

無人機(jī)如何自主找到最佳航線？

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在茂密的森林里，對(duì)于無人機(jī)來說，這就是混亂的環(huán)境。

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如此環(huán)境下，一個(gè)無人機(jī)都很難找到路線，更不用說成群結(jié)隊(duì)的「群體導(dǎo)航」了。

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現(xiàn)在，我國(guó)自主研發(fā)的規(guī)劃器等于給無人機(jī)裝上了「智慧大腦」，不僅可以精準(zhǔn)規(guī)劃路線，還可以身輕如燕巧妙避障。

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因?yàn)?，在未知?fù)雜環(huán)境中成群結(jié)隊(duì)的自主飛行，一直被看作是AI與機(jī)器人飛行的一大技術(shù)瓶頸。

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然而，在2年多的研究中，浙大團(tuán)隊(duì)努力解決了這個(gè)問題，其核心就是智能導(dǎo)航和快速避障。

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在叢林里飛進(jìn)去，飛出來，身形矯健，這不就是中國(guó)武俠片里頭的鏡頭？

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唉，人還是太重啦，難免毀壞竹林，破壞生態(tài)。

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那么，我們研發(fā)的微型無人機(jī)呢，它還沒有一瓶可樂重！

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于是，這些智能微型無人機(jī)群可以這樣飛：

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它還可以這樣飛：

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那么，這些無人機(jī)群是如何實(shí)現(xiàn)智能飛行的呢？

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不是說條條大路通羅馬嘛，有了障礙并不可怕，無人機(jī)可以繞飛。

上圖中間那條曲線就是，無人機(jī)成功避障后規(guī)劃的飛行路線。

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事實(shí)上，野外的障礙物不計(jì)其數(shù)，于是，無人機(jī)就要對(duì)這些避障任務(wù)一一完成。

識(shí)別這些障礙物之后，無人機(jī)就能精準(zhǔn)規(guī)劃出自己的路線。

即便前途漫漫布滿荊棘，無人機(jī)也足夠聰明，能夠自主規(guī)劃路線。

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論文第一作者為浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生周鑫，通訊作者為該院的許超教授和高飛副研究員。

「人字形的大雁、井然有序的鴿群，當(dāng)我們仰望天空，自然界中飛鳥的集群總讓我們思考它們是如何保持隊(duì)形的。」許超教授說。

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讓機(jī)器人像鳥兒一樣能夠成群自由地飛翔，道法自然，這是研究團(tuán)隊(duì)苦苦追尋的研究目標(biāo)。

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「我們?yōu)榭罩袡C(jī)器人打造了一個(gè)智慧大腦。」許超教授說。

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研究關(guān)鍵是做到了化繁為簡(jiǎn)。許超教授認(rèn)為，「把物理世界的運(yùn)動(dòng)信息表征成一系列的數(shù)學(xué)問題，識(shí)破復(fù)雜問題背后隱秘的特殊數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)?！?/span>

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然后，利用機(jī)載計(jì)算資源完美破題。

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盡管處理器只有拇指大小，但是，它能夠獨(dú)立計(jì)算處理飛行過程中遇到的海量信息。

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單個(gè)空中機(jī)器人只有手掌大小，比一瓶可樂的重量還要輕。通過集體的協(xié)同努力，浙大團(tuán)隊(duì)研發(fā)出小巧輕便、自主可控又能成群結(jié)隊(duì)的飛行系統(tǒng)。

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「我們讓機(jī)器人看得懂世界，主動(dòng)避開障礙物，實(shí)現(xiàn)群體飛行?！垢唢w副研究員說。

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在僅使用機(jī)載視覺、機(jī)載計(jì)算資源的情況下，這些無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了在野外樹林復(fù)雜環(huán)境下感知周圍障礙物。

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另外，這些無人機(jī)還能定位自身位置及生成飛行路徑，實(shí)現(xiàn)多智能體通訊等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。

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許超教授還認(rèn)為，研究在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自主化等多項(xiàng)技術(shù)取得了突破，這項(xiàng)成果也將對(duì)工業(yè)界的機(jī)器人和產(chǎn)業(yè)升級(jí)產(chǎn)生積極作用。

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「生活中有很多場(chǎng)景都能用到我們這項(xiàng)技術(shù)，比如掃地或服務(wù)機(jī)器人，如果裝上了我們研發(fā)的「智慧大腦」，就會(huì)更加聰明。」高飛副研究員這樣說到。

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談及未來應(yīng)用，高飛認(rèn)為，在火災(zāi)等搜救場(chǎng)景中，小型集群機(jī)器人能夠更好實(shí)現(xiàn)搜救目標(biāo)，減少搜救人員風(fēng)險(xiǎn)；在地形勘探中，也可以快速對(duì)人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模。