麻省理工革新无人机避障，每秒11米狂飙复杂场地
智东西（公众号：zhidxcom）
编译 | 健恩
编辑 | 高歌
想象一下，无人机在障碍赛场中疾驰如电，轻松避开所有障碍——这不再是科幻！智东西8月14日消息，麻省理工学院工程师研发出一套创新方法，能精准规划无人机的最快避障路线，大幅降低坠毁风险。经此方法训练的无人机，穿越复杂场地的速度比传统方式提升20%！
当无人机全速飞行时，空气动力学效应复杂难测，机身极易失稳，导致避障失灵。研究团队融合计算机模拟与真实实验数据，巧妙攻克了这一难题。
这项成果已于7月29日登上《国际机器人研究杂志》，论文题为《用时最优的四旋翼飞行器机动性的多保真黑箱优化》。
论文链接：https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/02783649211033317
一、空气动力学难模拟，无人机高速飞行避障成难题
在无人机竞速赛中，机型飞速穿越障碍赛道，但速度越快，稳定性越差，坠机频发。如何让无人机在高速下灵活避障，成为科研焦点。
麻省理工团队开创性结合仿真与实验数据，为新方法注入“双脑”，助无人机锁定最优航线。
低速飞行时，空气动力学影响甚微，避障训练相对简单。一旦提速，气流变得变幻莫测，无人机响应充满不确定性。
“高速状态下，空气动力学如同黑洞般难以建模，我们通过真实实验填补这些空白。”麻省理工研究生Ezra Tal解释道。
二、研究者模拟数千个场景，让无人机以11m/s高速穿越障碍
“无人机疾飞时，定位精度下降，信号延迟、电压波动等动态问题接踵而至，传统建模方法就此失效。”团队成员Gilhyun Ryou指出。
以往，研究人员需在实验室反复测试不同飞行模式，过程昂贵且坠机不断。麻省理工提出多保真贝叶斯优化框架，借仿真与实验对飞行可行性建模，大幅减少试验次数。
团队首先模拟了数千种无人机穿越障碍的场景，每种场景对应独特飞行路径。他们绘制可行性图表，筛选出最有潜力的轨迹，再投入实体测试。
“我们通过低保真模拟快速锁定高效路径，再到现实世界验证其可行性。”Ezra Tal表示。
研究人员布设交错排列的方形障碍，模拟复杂环境。无人机按优化轨迹编程，以11m/s的极速全场穿梭。
不同训练方法的无人机穿越障碍
对比实验显示，新方法训练的无人机全程耗时更短，部分场景领先传统方法达20%。传统方法仅依赖计算机模拟，难以应对高速下的气动效应。
有趣的是，新无人机并非一味求快。它在棘手弯道主动减速，或以节能策略飞行，伺机加速冲刺，展现智能战术多样性。
三、结合人类飞行员驾驶数据，研究者欲挑战更复杂场景
团队计划在更复杂环境中提速测试，进一步打磨方法。他们还将融入人类飞行员的远程操控数据，借鉴其决策智慧，探索更优飞行模式。
“我们从人类飞行中汲取灵感，突破人机极限，让无人机做到人力不及之事。”Ezra Tal补充道。
更快速、更灵活的无人机，有望在灾害救援等紧急任务中发挥关键作用，争分夺秒拯救生命。
麻省理工副教授Sertac Karaman评价：“新算法是重要飞跃，为无人机在复杂环境中高速飞行铺平道路。”
结语：更会避障的无人机或能用于灾害救援
无人机高速避障曾是一大技术瓶颈，坠机事故屡见不鲜。麻省理工的新方法在保障速度的同时提升避障精度，优化飞行路线，显著减少坠毁概率。
随着技术迭代，更快、更灵的无人机将胜任救援、勘探等复杂场景，拯救更多生命。这项突破是否让你对无人机未来充满期待？欢迎在评论区分享你的见解，共同探索科技前沿！
来源：Tech Xplore
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御3避障设置需注意：若需穿云，建议近云层时手动关闭下视避障，或使用S档（需谨慎），避免误判云层为地面。
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买无人机避障功能用处大吗?
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