IEEE Spectrum：在研發過程中，你們遇到的最大的挑戰是什么？

Davide Scaramuzza：我覺得最大的挑戰是將感知和控制結合起來。要知道，人們總覺得這兩部分是分開的。實際上，要機器人針對縫隙實現定位，需要確定一條軌道，它可以讓四軸無人機永遠面朝縫隙，而且可以在處理各種不確定狀態的時候，遵循車輛動力學原理，重新規劃軌道。另外，在通過縫隙的過程中，無人機需要與縫隙的邊緣保持盡可能大的距離，防止碰撞。將所有限制融合到一個簡單的軌道規劃問題上是非常重要的，因為當無人機飛向縫隙的時候，可行軌道的數量會大大降低。另外，當無人機離縫隙非常近的時候，它就看不到這條縫隙了，這讓它可以在沒有任何視覺反饋（即全盲）的情況下順利通過縫隙。

我們可以用兩個步驟解決這些問題。我們計算了一條可以讓無人機在全盲條件下通過縫隙的方法，這多虧了縫隙長度較短以及它需要預先輸入數據（即給定幅度和零角速度）。要通過縫隙，我們使用了生成軌道法，它讓我們可以估測多個備選軌道，針對每個備選軌道，我們會計算無人機和裝載的攝像機的最佳定位以及縫隙方向。在短時間內，我們會選擇最佳軌道，它可以保證縫隙永遠都可以被看見，并且縫隙的中心離圖像的中心非常近。這個方法還可以讓無人機飛行得非常快，這讓它能夠接近縫隙并且在找到更精準的角度時，重新規劃軌道。

IEEE Spectrum：無人機可以飛成一列通過縫隙嗎？它在完成這樣的表演時，會遇到什么限制條件？

Davide Scaramuzza：如果我們改變策略，讓無人機持續快速飛進縫隙，而不是將它們固定在某個盤旋的位置上的話，它們是可以列陣飛過的。主要的限制就是無人機自身的敏捷度，這一點可以通過將它的重量/慣性轉變成限制條件來實現。如果使用一個小型且敏捷的四軸無人機的話，在穿過第一個縫隙之后、接近另一個縫隙之前的這段時間內，它更能保持平衡；另一方面，如果無人機非常笨重，那么在快速通過縫隙之后，它的恢復過程要更長，也就是說要花費更長的時間它才能重新飛過另一個障礙。總的來說，如果無人機的重量減小了，我們就可以縮短每個縫隙障礙之間的距離了。

IEEE Spectrum： 這項研究可以應用在其他方面嗎？比如避開樹木或者是路燈什么的？

Davide Scaramuzza：當然！避開像樹木和路燈這樣的障礙是我們接下來即將面對的挑戰。其實這些避障場景都非常相似，我們的解決方法是除了識別外，當我們保證不會發生任何碰撞時，把杠桿的距離縮小到的極限（為了將整體飛行時間降到最短）。

IEEE Spectrum： 如果這項研究中用到的是商業無人機或是娛樂無人機的話，會有多困難？

Davide Scaramuzza：其實并不會很難。我們只需要一個搭載在無人機身上的攝像機，一個慣性測量裝置和一臺計算機。目前，幾乎所有商業無人機都有這樣的硬件配置，然后再加上合適的算法，我們就可以用它進行類似的研究了。

IEEE Spectrum：您的下一步研究計劃是？

Davide Scaramuzza：我們計劃將這項研究變得更加多元化。一方面，我們要讓無人機在不停止的情況下通過多個縫隙；另一方面，我們會讓縫隙動起來，或是在靜止的縫隙上安置懸浮荷載。最后，我們希望它能夠在樹木、杠桿和其他類似的障礙物之間實現通行。

上頁 1 2