近日,西湖大学智能无人系统实验室的一项科研成果首次在全球范围内解决了两架无人机近距离叠飞的问题。上层的无人机能够伸出机械臂,从下层无人机上抓取工具,操作精度达到亚厘米级别。这是中国多旋翼无人机技术首次登上《自然》杂志。这项技术有哪些创新点?无人机与具身智能结合后会带来怎样的可能性?点击视频,进入西湖大学实验室一探究竟。
两架无人机如何实现稳定飞行?
这两架设备本质上是两个空中机器人,要在强风中保持协同工作,难度极大。研发团队经过三年努力,解决了两个关键问题:一是如何让无人机在靠近时保持稳定,二是如何让机械臂抓得牢固。初期测试中,团队多次出现“炸机”情况。
为解决稳定问题,团队开发了气流补偿算法,类似于给无人机装上了“风感预警系统”。他们将空气动力学理论和实际数据结合,形成模型并嵌入工具箱无人机的控制系统。系统能实时测算气流影响,并通过调整六个旋翼的转速来抵消干扰,就像骑手在风中调整方向一样,始终保持平衡。
柔性电磁对接是另一项关键技术,相当于无人机的“智能磁吸手”。工具箱无人机顶部安装了四个带有电磁铁的圆锥装置,用弹性系绳固定。当操作无人机发出信号时,电磁铁通电,即使对接略有偏差,弹性结构也能自动校准,牢牢吸附工具。实验中,该装置可以精准抓取小剪刀等物品,几乎不会出错。
工具箱顶部贴有多个专属二维码,操作无人机的相机识别足够数量的二维码后,可以迅速计算出两者的位置关系。这套“视觉+调速”组合方式,将对接误差控制在0.8厘米以内,精度比以往提升了近十倍。
无人机在生活中的应用前景广阔
除了两架无人机协作外,还有更多高难度动作展示。这些能力意味着无人机能在更多领域发挥作用。
机械臂对无人机的运行会产生干扰,导致其位置和姿态发生变化,同时反过来也会影响机械臂。这种相互作用非常强烈。例如,在森林灭火或投送急救包时,需要较大的初速度将物品投放到指定地点,或者在空中采摘果实并放入篮子中。
依靠抗冲击算法,即使物品放置不正,无人机仍能保持稳定。你可能难以想象,一个小型无人机能完成这么多任务,而这只是初步展示。设想未来,一种能保持平衡、在危险情况下保护人员、悬停待命并随时救援的飞行器,是否让人联想到科幻电影?
大模型控制下的无人车集群表现默契
看似复杂的操作背后,为无人机的未来发展提供了更多想象空间。借助大模型,多台无人设备可以自主决策,展现出集群智能的特性。
观察这些设备,它们正在通过大模型进行编队等任务。如果某台设备掉队或出现故障,其他设备会自动补位。这一切都由AI独立完成。
团队希望实现通用的集群智能,让机器人能够自主完成复杂任务,支持自然语言交互,并在遇到新情况时灵活切换,无需重新编程。
这种分布式集群智能不需要中央指挥,几十甚至上百台无人机可以通过“对话”和“感知”,像鱼群、鸟群一样自主通信、决策,共同完成复杂任务,展现出高级智能行为。