中國石油大學(xué)仿生無人機(jī)視覺導(dǎo)航研究取得新成果

厲害了石大人

我校機(jī)電工程學(xué)院講師羅偲、信息與控制工程學(xué)院教授任鵬在仿生無人機(jī)視覺導(dǎo)航研究領(lǐng)域的最新成果《基于視覺輔助的仿生無人機(jī)著陸控制研究》（AVision-aided Approach to Perching a Bio-inspired Unmanned Aerial Vehicle）刊發(fā)在了《電氣和電子工程師協(xié)會工業(yè)電子會刊》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）

該科研成果提出了一種通過仿生柔性設(shè)備輔助無人機(jī)視覺著陸的新方法。

相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金及青島市應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金支持。

誰這么厲害？

論文第一作者及通訊作者為我校機(jī)電工程學(xué)院講師羅偲，信息與控制工程學(xué)院碩士于雷健、教授任鵬為論文共同通訊作者，中國石油大學(xué)（華東）為論文獨立完成單位。

我校石油工業(yè)訓(xùn)練中心為無人機(jī)組裝及測試提供技術(shù)和場地支持。

為什么說這很厲害？

旋翼無人機(jī)越來越多地投入到遠(yuǎn)海油井執(zhí)行任務(wù)，但其工作時所處的復(fù)雜環(huán)境給飛行安全帶來巨大威脅，因此對其導(dǎo)航控制系統(tǒng)的要求也隨之提高。根據(jù)針對無人機(jī)的飛行事故統(tǒng)計，無人機(jī)在起飛和著陸過程中最容易受地面障礙物、積水、結(jié)冰的影響，發(fā)生失穩(wěn)、失控導(dǎo)致側(cè)翻墜機(jī)，其中著陸期間的事故所占比重更大。

眾所周知，飛行器對著陸場地面、著陸場保障條件及前期著陸準(zhǔn)備要求較高，在實際應(yīng)用中無人機(jī)依然需要借助前期修建的停機(jī)坪、著陸燈等地面輔助設(shè)施完成著陸。在緊急救援、遠(yuǎn)海檢測和火災(zāi)爆炸發(fā)生地等需要無人機(jī)發(fā)揮作用的環(huán)境中，傳統(tǒng)的導(dǎo)航、著陸與控制系統(tǒng)存在極大的限制。

提高旋翼無人機(jī)在非結(jié)構(gòu)化地形下定點降落的成功率，將大幅度延長其在任務(wù)區(qū)域的待機(jī)時間、降低在抵近偵查時暴露的風(fēng)險，以及提高各類救援勘察任務(wù)中的行動有效性。

怎么解決的？

針對上述無人機(jī)著陸時的關(guān)鍵問題，機(jī)電工程學(xué)院同信息與控制工程學(xué)院跨學(xué)科研究團(tuán)隊通過微電子、計算機(jī)視覺、機(jī)械仿生學(xué)以及信號處理等學(xué)科交叉，以視覺環(huán)境感知建模技術(shù)為核心，通過理論模擬計算和實驗測試相結(jié)合，設(shè)計針對非結(jié)構(gòu)化地形下著陸的緩沖仿生夾持系統(tǒng)。該爪式著陸系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的降落傘回收、空中回收、起落架滑輪著陸、攔截網(wǎng)回收和氣墊著陸等無人機(jī)回收方法，使無人機(jī)能夠在大坡度斜面、樹枝、電線桿和橫梁等非結(jié)構(gòu)化地形下實現(xiàn)安全機(jī)降；利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制，研究在強(qiáng)紊流、低高度情況下無人機(jī)穩(wěn)定運動的控制算法，實現(xiàn)穩(wěn)定、定點、安全著陸。

你說你不知道到底有多厲害？

IEEE Transactions on Industrial Electronics主編Makoto Iwasaki教授及匿名審稿人對該工作給予較高評價，認(rèn)為基于視覺的仿生柔性著陸機(jī)構(gòu)是無人機(jī)在非結(jié)構(gòu)化地形下著陸的有效方式之一。該方法的提出推動了無人機(jī)著陸技術(shù)的發(fā)展（This article is a good article on the perching of UAV, and advancing the domain towards bio‐inspired UAV.）。文章體現(xiàn)出極高的復(fù)雜性和完整性（The complexity and completeness of the work accomplished is certain）。