無(wú)人機(jī)飛行時(shí)很容易發(fā)生碰撞，即使是小型的障礙物，也可能使其出現(xiàn)故障，因此工程師需要定期修理或更換設(shè)備。
近日，麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種針對(duì)無(wú)人機(jī)的VR訓(xùn)練系統(tǒng)——飛行護(hù)目鏡系統(tǒng)（Flight Goggles），使無(wú)人機(jī)能夠在物理空間中“看到”虛擬環(huán)境。
該系統(tǒng)可以顯著降低無(wú)人機(jī)在實(shí)際飛行中遇到碰撞事故的頻率。同時(shí)，作為一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，它可以訓(xùn)練無(wú)人機(jī)，使其在不同環(huán)境和條件下都能平穩(wěn)飛行。
麻省理工學(xué)院航空航天學(xué)院副教授Sertac Karaman表示：“我們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。有了該系統(tǒng)，可以使無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中更靈敏、速度更快、效率更高。”
Karaman 團(tuán)隊(duì)將在下周的“IEEE國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)”上，詳細(xì)介紹這一系統(tǒng)的相關(guān)信息。
靈感來(lái)源
Karaman最初的想法源自一種新興競(jìng)技賽事：無(wú)人機(jī)競(jìng)賽。在競(jìng)賽中，參賽者遙控的無(wú)人機(jī)需要穿過(guò)迷宮一樣的空間，空間內(nèi)設(shè)許多障礙物(比如窗戶、門(mén))，操控?zé)o人機(jī)安全通過(guò)且速度最快的，將贏得這場(chǎng)比賽。Karaman不禁好奇：使用自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)，飛行速度上能否與玩家操控的無(wú)人機(jī)相提并論？甚至比后者速度更快、駕駛精度更高？
“接下來(lái)的兩三年里，我們計(jì)劃用自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)進(jìn)行比賽，并擊敗最厲害的參賽者。”Karaman說(shuō)。為此，該團(tuán)隊(duì)將不得不開(kāi)發(fā)一種全新的培訓(xùn)方案。
目前，訓(xùn)練自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。研究人員要在大型的封閉式測(cè)試場(chǎng)地中遙控?zé)o人機(jī)，在場(chǎng)地上經(jīng)常掛著護(hù)網(wǎng)，以保護(hù)那些飛行中出現(xiàn)故障的無(wú)人機(jī)。他們還設(shè)置了一些路障，例如門(mén)窗，無(wú)人機(jī)可以通過(guò)躲避這些障礙物以學(xué)習(xí)飛行。另外，當(dāng)無(wú)人機(jī)發(fā)生碰撞時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行修理或更換，這也會(huì)延誤開(kāi)發(fā)并增加項(xiàng)目成本。
Karaman說(shuō)，這種傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式可以用于測(cè)試那些對(duì)速度沒(méi)有硬性要求的無(wú)人機(jī)，比如用于繪制周圍環(huán)境的無(wú)人機(jī)（只需緩慢飛行）。但是對(duì)于需要在飛行環(huán)境中快速處理視覺(jué)信息的無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，新的培訓(xùn)系統(tǒng)是必要的，這時(shí)就需要某種虛擬環(huán)境。
VR訓(xùn)練系統(tǒng)
該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新型VR訓(xùn)練系統(tǒng)包括動(dòng)作捕捉系統(tǒng)、圖像渲染程序和電子設(shè)備，使其能夠快速處理圖像并將數(shù)據(jù)傳輸至無(wú)人機(jī)。
測(cè)試無(wú)人機(jī)的場(chǎng)地位于麻省理工學(xué)院31號(hào)大樓，內(nèi)部配備了動(dòng)作捕捉攝像頭，用于追蹤無(wú)人機(jī)飛行時(shí)的方向。
借助圖像渲染系統(tǒng)，Karaman團(tuán)隊(duì)就可以繪制真實(shí)的場(chǎng)景，比如公寓或起居室，并將這些圖像傳送給無(wú)人機(jī)，而實(shí)際上這些場(chǎng)景都是虛擬的，無(wú)人機(jī)周圍空無(wú)一物。
Karaman解釋道，“無(wú)人機(jī)將在空蕩蕩的房間里飛行，但我們會(huì)構(gòu)建出一個(gè)完全不同的虛擬場(chǎng)景，并使無(wú)人機(jī)在該場(chǎng)景中飛行。”
無(wú)人機(jī)以大約每秒90幀的速度處理虛擬圖像，大約是人眼處理圖像速度的三倍。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Karaman團(tuán)隊(duì)定制了一個(gè)嵌入超級(jí)計(jì)算機(jī)的特制電路板，同時(shí)在無(wú)人機(jī)上安裝了IMU（一種測(cè)量物體角速率以及加速度的裝置）和一個(gè)微型攝像頭。
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