（文章來源：科技報告與資訊）

蘇黎世大學的研究人員使用新型攝像機演示了一種飛行機器人，該機器人可以檢測并避開快速移動的物體。為實現無人機在惡劣環境下的更快飛行提供了一個解決方案。

無人機可以做很多事情，但避開障礙物并不是他們的最強項，尤其是當它們快速移動時。盡管許多飛行機器人都配備了可以檢測障礙物的攝像頭，但無人機通常需要20到40毫秒的時間來處理圖像并做出反應。盡管這個數字看起來很快，但當無人機高速飛行時，即便是避開鳥或另一架無人機甚或是靜態障礙物來說這個時間都是無法滿足的。當無人機在不可預測的環境中使用，或者當許多無人機在同一區域飛行時，無法快速避開障礙物將成為一個非常大的問題。

為了解決這個問題，蘇黎世大學的研究人員為四軸飛行器（帶有四個螺旋槳的無人駕駛飛機）配備了特殊的攝像頭和算法，將其反應時間縮短到幾毫秒，足以避開近距離擲向它的球。研究結果發表在《Science Robotics》雜志上，可以使無人機應用在自然災害等情況下。

“對于搜索和救援應用（例如地震后），時間非常關鍵，因此我們需要能夠盡可能快地導航的無人機，以便在其有限的電池壽命內完成更多任務，” 蘇黎世大學的感知小組以及NCCR機器人技術搜救大挑戰負責機器人技術的Davide Scaramuzza解釋說。“但是，通過快速導航的無人機，也更容易碰到障礙物，如果障礙物在移動，甚至會更多。我們意識到，一種名為事件攝像機（Event Camera）的新型攝像機非常適合此目的。”

傳統的攝像機（例如每個智能手機中的攝像機）都通過定期拍攝整個場景的快照來工作。這是通過同時曝光所有圖像像素來完成的。但是，這種方式只能在車載計算機分析完所有像素之后才能檢測到運動物體。另一方面，事件攝像機具有彼此獨立工作的智能像素。未檢測到變化的像素時保持沉默，而看到光強度變化的像素立即發送信息。這意味著車載計算機僅需要處理圖像中所有像素的一小部分，從而大大加快了計算速度。

事件攝像機是一項最新的創新，現有的無人機對象檢測算法不能很好地與它們配合使用。因此，研究人員必須發明自己的算法，該算法可以在很短的時間內收集攝像機記錄的所有事件，然后減去無人機自身運動的影響-這通常是攝像機看到的大部分變化的原因。

Scaramuzza和他的團隊首先單獨測試了相機和算法。他們將各種形狀和大小的物體扔向相機，并測量了算法檢測物體的效率。成功率在81％到97％之間變化，具體取決于對象的大小和投擲的距離，并且該系統僅用3.5毫秒即可檢測到傳入的對象。

然后最嚴峻的測試開始了：將攝像機放在實際的無人機上，在室內和室外飛行，然后直接向其投擲物體。無人機能夠避開90％以上的物體（包括從三米遠處拋出并以每秒10米的速度行進的球）。當無人機提前“知道” 物體的大小時，一臺攝像機就足夠了。相反，當它不得不面對大小不同的物體時，使用了兩個攝像頭為其提供立體視覺。

根據Scaramuzza的說法，這些結果表明，事件攝像機可以將無人機導航的速度提高多達十倍，從而擴展了其可能的應用范圍。他說：“無人機已經用于各種各樣的應用中，例如貨物交付，人員運輸，航空攝影術，當然還有搜救。但是，使機器人能夠更快地感知和做出決策，對于其他領域來說，也是一個游戲的改變者，在這些領域，可靠地檢測進入的障礙物是至關重要的功能，例如汽車、運輸、采礦和機器人的遠程檢查等。”

未來，該團隊將在更加敏捷的四旋翼飛機上測試該系統。“我們的最終目標是未來有一天無人駕駛無人機能夠像人類無人機飛行員一樣導航。目前，在涉及無人機的所有搜索和救援應用中，人類實際上都處于控制之下。如果我們能夠讓無人機像人類無人機一樣可靠地導航飛行員，我們便能夠將它們用于視線范圍之外或遠程控制范圍之外的任務。” Scaramuzza的博士生Davide Falanga這樣說。

（責任編輯：fqj）