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陈昭方

历史上最小的!纳诺无人机仅重27克,CNN自主导航,开源!

????辛志远报告

xin zhi yuan bao gao

????资料来源:Techxplore

????编辑:张佳

????你还记得黑镜里的杀人蜂吗?蜜蜂大而有力。这种微型无人机原本应该离我们很远,但现在有了纳米无人机,重量只有27克,CNN提供自主导航。研究人员开源了它,希望能制造出皮米级的飞行机器人。

????苏黎世联邦理工学院和博洛尼亚大学的研究人员最近发明了一种称为纸浆无人机的纳米无人机,其重量仅为27克,可以说是目前最轻的无人机。这种微型无人机配备了顶级的深度学习算法,可以在端到端的闭环视觉管道中运行。研究人员在arxiv上发表了他们的研究。

????“苏黎世联邦理工学院和博洛尼亚大学已经全面参与了一个联合项目:平行超低功率平台(pulp)六年,”参与该项研究的Daniele Palossi、Francesco Conti和Luca Benini教授说。

????我们的任务是开发一个开源、高度可扩展的硬件和软件平台,以实现仅几毫瓦的包络功率的节能计算,例如物联网中的传感器节点和微型机器人……例如,纳米无人机重数十克。

????复制昆虫节能机制实现低功耗高性能

????在大中型无人机中,可用的功率预算和有效载荷可以利用高端强大的计算设备,如Intel、Invida、Qualcomm和其他公司开发的设备。

????但是这些设备对于微型机器人来说不是一个可行的选择,因为微型机器人的尺寸限制了它们可以使用的能量。为了克服这些局限性,研究小组决定从大自然,特别是昆虫身上汲取灵感。

????研究人员解释说:“在自然界中,微小的飞行生物,如昆虫,可以执行非常复杂的任务,在感知环境和思考时消耗很少的能量。”我们希望使用我们的节能计算技术来实质上复制这个特性。

????为了复制昆虫的节能机理,研究人员首先将高端人工智能融入到纳米无人机的超小型包络功率中。事实证明,这是非常具有挑战性的,因为它们必须满足能源限制和严格的实时计算要求。研究人员的主要目标是以非常低的功率实现非常高的性能。

????研究人员说:“我们的视觉导航引擎由硬件和软件组成。”前者体现为并行超低功耗模式,后者体现为无人机卷积神经网络(CNN)。CNN之前是由苏黎世大学的机器人和感知团队为“无资源”大型无人机开发的,我们使用它来满足功率和性能要求。

????CNN提供导航,及时刹车,避免碰撞

????无人机导航系统使用摄像机框架,并使用最先进的CNN进行处理。随后,它决定如何纠正无人机的姿态,并将其置于当前场景的中心。同样的美国有线电视新闻网识别障碍,并阻止无人机如果他们感到迫在眉睫的威胁。

????研究人员说:“基本上,我们的无人机可以沿着街道(或类似的道路,如走廊)行驶,在遇到意外障碍时避免碰撞和刹车。”与以前的袖珍飞行机器人相比,我们的系统提供的真正飞跃是,实现自主导航所需的所有操作都直接在机身上执行,而不需要。手动操作人员也不需要特殊的基础设施(如外部摄像机或信号),特别是没有任何远程基站(如远程笔记本电脑)进行计算。

????在一系列的野外试验中,研究人员证明了他们的系统具有很高的响应能力,可以防止与飞行速度为1.5米/秒的意外动态障碍物碰撞,他们还发现他们的视觉导航引擎可以在113m的新路径上实现完全自主的室内导航。

????帕洛西和他的同事们的研究提出了一种有效的方法,将前所未有的智力水平与非常严格的权力限制相结合。这本身是令人印象深刻的,因为在袖珍无人机上的自主导航非常具有挑战性,而且以前很少实现。

????研究人员解释说:“与传统的嵌入式边缘节点相比,这里的计算不仅受到可用能量和功率预算的限制,而且受到性能的限制。”“换句话说,如果CNN运行太慢,无人机将无法及时响应,以防在正确的时间发生碰撞或转弯。”

????微型无人机的实时应用

????帕洛西和他的同事开发的微型无人机有许多实时应用。例如,一大组纸浆无人机可以帮助检查地震后倒塌的建筑物,并在更短的时间内到达救援人员所在的地方。

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发布时间:00:05:42

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(责任编辑: HN666)

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