丹麦的研究人员将AI应用于自主无人机

AiR实验室在开发混合动力控制器时设计并打印自己的无人机原型。

AiR实验室在开发混合动力控制器时设计并打印自己的无人机原型。

丹麦奥尔胡斯大学(Aarhus University)的AiR实验室正在将AI和智能控制器应用于自动机器人和无人机。图片由AiR Lab提供。


随着无人驾驶飞机和无人驾驶无人机被更多的应用所采用,将需要先进的控制系统来安全地将它们引导,特别是在拥挤的城市环境中。丹麦奥尔胡斯大学(Aarhus University)的研究人员正在研究开发这些控制器以及整合人工智能以改善其操作的方法。

该团队还设计和将竟彩篮球打印作为自己的无人机和其他设备,作为测试过程的一部分。

奥尔胡斯大学’s 工程系负责 机器人人工智能(AiR)实验室,其中包括一个15x15x4.5m的飞行舞台,配备了12个运动捕捉专家的Vantage跟踪摄像头 维康。摄像机,与Vicon配合使用’s的Tracker软件,使研究人员能够在六自由度范围内追踪多个猛扑物体,其范围可以达到毫米精度。实验室可以为多种不同的应用测试地面机器人和飞行机器人。

AiR实验室主任Erdal Kayacan博士。图片由AiR Lab提供。

他们特别关注包括无人机在内的自主机器人,以及使用人工智能来操作此类系统。团队’主要研究兴趣包括控制系统,计算智能和机器人视觉,用于无人驾驶汽车的制导,控制和自动化。

“我们对智能控制感兴趣,”工程系教授兼AiR实验室主任Erdal Kayacan博士说。“如果花费足够长的时间,可以设计一个好的控制器,但是有两个问题。首先,这需要很多时间。其次,如果运行动态随时间变化,则会使控制器遭受损失。如果风比设计的控制器强,该怎么办?还是在货运应用中,如果无人机的重量发生变化怎么办?

“我们提出了一些智能控件,这些控件可以随着时间的流逝来学习这些问题的答案,” Kayacan continues. “现在我们的方向是使用AI,因此不仅有导航和控制算法,而且我们可以要求AI引擎做出一些决策并提高自主性。”

借助AI和竟彩篮球打印竞相创新

卡亚坎说,实验室目前正在研究无人机竞赛所需的控制类型,洛克希德·马丁公司最近对此进行了投资。“为什么这个问题很重要?它之所以美丽,是因为您正在与人类飞行员竞争,” Kayacan says. “无人机必须查看正确的登机口,估算出它们的位置,然后确定弹道,并且您需要一个非常好的控制器。我们可以与人类飞行员竞争吗?在接下来的五到十年内,这将会发生。”

实验室使用现成的无人机和团队从头开始设计的无人机的混合,并使用细丝融合制造竟彩篮球打印机创建。

“在测试其他类型的应用程序时,我们需要硬件,” Kayacan says. “例如,我的博士学位之一学生们正在设计一种带有无人机的空中机械手,它有两个机械臂。它必须是轻的。我们已经设计了一切 扎实的作品进行了结构和FEA分析,然后我们使用竟彩篮球打印机对其进行了构建。”

卡亚坎说,实验室主要将竟彩篮球打印技术用于多旋翼无人机。“对于固定翼无人机,我们感到失望,因为您需要机翼上的高精度,” Kayacan says. “it’现有的竟彩篮球打印机很难做到这一点,因为您需要进行一些后期处理才能使机翼平滑,并且您可以’t打印整个机翼。”

“对于多转子,这很有意义,因为您不知道’需要精度,但是我们需要快速生产原型,” Kayacan continues. “We’在这种情况下,我对此非常满意。我设计了一些东西,将CAD模型放入竟彩篮球打印机中,回家,第二天我们到eh办公室时,零件就准备好了。 ”

模拟与数据

5月,研究术语发表了一篇论文, “基于智能混合人工神经网络的空中机器人控制方法,” 在里面 智能杂志& Robotic Systems。它概述了一种提议的混合控制方法,该方法将使用AI来增强控制器,以便这些自主无人机可以更好地响应紧急情况。

Kayacan说,这种混合模型将受益于仿真和AI的使用。“这是对导航和其他算法的增强,” he says. “我们对系统有所了解,但是有一些替代方法。为什么不’我是否收集更多数据并训练网络以增强运行期间的控制器?”

但是,他认为,对于自动驾驶飞行器来说,模拟是有其局限性的。“如果一切都固定,我可以相信模拟,” Kayacan says. “如果您离开实验室并且一切都在变化,那么会有来宾和其他障碍,那么,我对它的信任就会减少。”

Kayacan看好用于商业和其他用途的自动驾驶无人机的未来。“技术已经准备就绪,” Kayacan says. “空中出租车所需的技术就在这里。我们不’无需投资更多。问题是安全。无人机可以’具有与商用飞机相同水平的计算冗余,因为您需要轻巧,便宜的产品。谁会信任这辆出租车?谁去飞呢?”

由于空中出租车将在城市上空飞行,因此需要制定有关空中交通管制以及在人口稠密地区紧急降落的新规定。“这是对城市环境的挑战,” Kayacan says. “在一些乡村地区,’没什么大问题。在拥有许多岛屿的印度尼西亚,如果有人生病,则需要很长时间才能进行血液检查或去看医生。想象一下,有无人驾驶飞机将血液检验送往医院,并在一小时内将结果恢复了吗?”

Kayacan预计未来会更广泛地使用无人机—只要有人可以解决安全和电源管理问题。

“我们对电池感到非常失望,” Kayacan says. “5至10年前,电池的能量水平为每公斤200瓦。现在,我们处于同一水平,没有任何进展。这限制了我们的运营,因为无人机可能会飞行15分钟,而这还不够。一旦解决了安全和电池问题,到处都会看到无人机。”

更多DassaultSystèmes报道

达索系统公司简介

Share This Article

订阅我们的免费杂志, 免费的电子邮件通讯或两者兼而有之!

加入超过90,000名工程专业人士,他们将在新闻发布后立即获得最新的工程新闻。


#22722