這款“機器人鳥”以 45 英里/小時的速度在森林中飛行——無需 GPS 或燈光

SUPER 能夠在復雜環境中高速導航，實現了以前無法達到的安全水平。來源：香港大學

與鳥類不同，鳥類以驚人的速度和敏捷性在未知環境中導航，而無人機通常依賴外部引導或預先規劃的路線。然而，香港大學機械工程系教授張福及其研究團隊的一項突破性發展，使無人機和微型空中飛行器（MAVs）比以往任何時候都更接近鳥類的飛行能力。

該團隊開發了安全高速空中機器人（SUPER），能夠在超過 20 米每秒的速度飛行，并使用僅靠機載傳感器和計算能力避開厚度僅為 2.5 毫米的障礙物——例如電線或樹枝。SUPER 具有緊湊的設計，軸距僅為 280 毫米，起飛重量為 1.5 公斤，展示了卓越的敏捷性，能夠在夜間導航密集的森林，并巧妙地避開細線。

張教授將這項發明描述為無人機技術領域的革命性突破，"想象一下，一只'機器人鳥'在森林中迅速穿梭，輕松躲避樹枝和障礙物。這是自主飛行技術的重要進步。我們的系統使微型飛行器能夠在復雜環境中高速飛行，實現了以前無法達到的安全水平。這就像賦予無人機鳥類的反應能力，使其能夠在實時躲避障礙物的同時，朝著目標飛馳。"

這一突破在于硬件和軟件的復雜集成。SUPER 采用了一種輕量級的 3D 激光雷達傳感器，能夠以精準的精度檢測 70 米范圍內的障礙物。這搭配了一個高級規劃框架，在飛行過程中生成兩條軌跡：一條通過進入未知空間來優化速度，另一條通過保持在已知無障礙區域來優先考慮安全。

通過直接處理激光雷達數據作為點云，該系統顯著減少了計算時間，即使在高速情況下也能實現快速決策。這項技術已在各種實際應用中得到測試，例如古代遺址的自主探索，并已展示出在室內和室外環境中的無縫導航。

“能夠避開細小障礙物并在狹窄空間中導航，為搜索和救援等應用開辟了新的可能性，在這些應用中，每一秒都至關重要。”研究論文的首席作者任云帆先生表示。“SUPER 在各種光照條件下，包括夜間，都具有魯棒性，使其成為全天候作業的可靠工具。”

該研究團隊設想這項創新技術具有廣泛的應用范圍，包括自主配送、輸電線路檢查、森林監測、自主探索和測繪。在搜救任務中，配備 SUPER 技術的微型飛行器（MAV）可以在災難區域（如倒塌的建筑物或茂密的森林）晝夜快速導航，比現有無人機更有效地定位幸存者或評估危險。此外，在災害救援場景中，它們可以將關鍵物資運送到偏遠且難以進入的地區。