近日，在浙江安吉的一片竹林中，一群微型智能无人机集体出动，它们动起来轻松穿过丛林。看，这不仅像军演，还像飞鸟穿林。这些机器人阵型时而轻盈地掠过丛林，时而横向变换阵型，如大雁飞舞，如蝴蝶翩翩起舞。其实这是浙江大学控制科学与工程学院和浙江大学湖州研究院共同完成的一项研究，今年5月发表在《科学》子期刊《科学·机器人》（ScienceRobotics）.论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm5954如何通过丛林无人机独立寻找最佳路线？在茂密的森林中，这对无人机来说是一个混乱的环境。在这样的环境下，无人机很难找到航线，更不用说成群结队地“群航”了。现在，我国自主研发的规划器相当于在无人机上安装了一个“智能大脑”，不仅可以准确规划航线，还可以巧妙避开轻如燕子的障碍物。因为在未知和复杂的环境中进行群体自主飞行一直被认为是人工智能和机器人飞行的一大技术瓶颈。但在2年多的研究中，浙大团队努力解决了这个问题，其核心是智能导航和快速避障。在丛林中飞进飞出，身形矫健，这不就是中国武侠电影里的场景吗？唉，人还是太重了，破坏竹林破坏生态在所难免。那么，我们开发的微型无人机呢，它还没有一瓶可乐那么重！那么，这些智能微型无人机可以这样飞：也可以这样飞：那么，这些无人机是如何实现智能飞行的呢？不是说条条大路通罗马吗？有障碍物也不可怕，无人机还能飞来飞去。上图中间的曲线是无人机成功避障后规划的飞行路径。事实上，野外有无数的障碍物，所以无人机必须一个一个地完成这些避障任务。识别出这些障碍物后，无人机就可以准确规划自己的路线。即使前路布满荆棘，无人机也足够聪明，可以规划自己的路线。课题组论文第一作者为浙江大学控制科学与工程学院博士生周新，通讯作者为该校徐超教授和高飞副研究员。“人字形的大雁，井然有序的鸽群，当我们仰望天空时，大自然中飞翔的鸟群总让我们思考它们是如何保持队形的。”徐超教授说。让机器人像鸟一样自由地成群结队地飞翔，方式自然，这是研究团队一直追求的研究目标。“我们为空中机器人打造了一个智能大脑，”徐超教授说。研究的关键是化繁为简。徐超教授认为，“将物理世界的运动信息表征为一系列数学问题，看穿复杂问题背后隐藏的特殊数学结构。”然后，利用机载计算资源，完美解决问题。虽然处理器只有拇指大小，但它可以独立计算和处理飞行过程中遇到的海量信息。单个空中机器人只有手掌大小，重量不到一瓶可乐。通过集体努力，浙大团队研制出一种体积小、重量轻、自主可控、可群飞的飞行系统。“我们让机器人认识世界，主动避障，实现群体飞行。”副研究员高飞说。仅使用机载视觉和机载计算资源，这些无人机就可以在野生森林的复杂环境中感知周围的障碍物。此外，这些无人机还可以自行定位并生成飞行路径，实现多主体通信等多项关键技术突破。徐超教授还认为，该研究在智能化、网络化、自主化等多项技术上取得了突破，这一成果也将对工业机器人和产业升级产生积极影响。“生活中有很多场景都可以用到我们的技术，比如扫地、服务机器人，如果它们装上我们研发的‘智慧大脑’，它们会更聪明。”高飞副研究员说。谈到未来的应用，高飞认为，在火灾等搜救场景中，小型集群机器人可以更好地实现搜救目标，降低搜救人员的风险；在地形勘探中，还可以对人员无法到达的区域进行快速建模。
