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MIT开发新AI技术可实现混合翼无人机的稳定控制

作者: Jansfer

时间: 2019-07-16 18:41

“能够垂直起飞降落的传统混合固定翼无人机都很难控制,这是因为他们经常要求一个工程师开发盘旋系统(copter flight),而要求另一个工程师开发滑行系统(plane flight),然后再加上控制器完成两种模式之间的过渡。”

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(图片来源:MIT CSAIL)

无人机是一种多功能机器,它可用到多种场景当中:可以将食物运送到高尔夫球场,也可以为消防员和急救人员执行侦察任务,还可以在奥运会开幕式上进行灯光表演。但是,无人机螺旋桨的前倾形式的因素不利于电力传输,无人机的飞行时间因此受到了限制。

幸运的是,来自麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室、达特茅斯大学以及华盛顿大学的研究人员正在研究一种结合了四轴飞行器和固定翼飞机优点的无人机设计新方法。研究人员撰写了一篇论文详细描述该这种新方法,该论文将在本月晚些时候公开在洛杉矶举行的会议上。此新方法将引领一种新的AI系统,允许无人机使用者通过控制器控制无人机的盘旋和滑翔状态,且该方法适用任何大小任何形状的无人机。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的研究生兼第一作者Jie Xu说:“我们设计的这个方法允许非专业人士自行设计一个无人机模型,等几个小时生成控制器后,就可以拿到一个完整的、定制的、随时可以起飞的无人机。我们希望这样的AI技术能够让更多的人更容易使用上这种多功能‘混合无人机’。”

图 | AI控制器的示意图(图片来源:MIT CSAIL)

Xu和同事解释说,能够垂直起飞降落的传统混合固定翼无人机都很难控制,这是因为他们经常要求一个工程师开发盘旋系统(copter flight),而要求另一个工程师开发滑行系统(plane flight),然后再加上控制器完成两种模式之间的过渡。

人工智能技术可以助这种混合无人机一臂之力,研究人员越来越多地转向机器学习,以创建更具适应性的控制系统。但是,大多数的控制方法严重依赖于仿真而不是硬件,这导致了差异。

为了解决这一问题,研究人员开发的控制系统利用强化学习训练模型,以寻找模拟场景和真实场景之间的潜在差距,使控制器能够调整其输出进行补偿。这种方法不需要存储任何模式,只需更新无人机的设定速度,就可以从悬停到滑翔之间自由切换。

该团队将AI系统集成到计算机辅助设计软件OnShape中,允许用户从数据库中选择和匹配无人机部件。然后,通过一系列的测试,研究人员将最终无人机设计结果放到一个训练模拟器中,测试无人机的飞行性能。

Xu和他的同事在论文中写道:“我们通过一种新输入表示和一种新奖励功能缩小了强化学习方法与现实常见的差距。我们希望这个提议的解决方案能在其他诸多领域得到应用。”

该团队将继续对无人机的设计进行微调,以提高机动性。他们指出,目前无人机的设计还没有完全考虑到螺旋桨气流和机翼之间复杂的气动效应。他们还希望能克服直升机无法完成急转弯的问题。

参考:https://venturebeat.com/2019/07/14/mit-csail-makes-ai-that-helps-drones-land-like-a-helicopter-and-fly-like-a-plane/

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