無人機飛行時很容易發(fā)生碰撞，即使是小型的障礙物，也可能使其出現(xiàn)故障，因此工程師需要定期修理或更換設備。
近日，麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一種針對無人機的VR訓練系統(tǒng)——飛行護目鏡系統(tǒng)（Flight Goggles），使無人機能夠在物理空間中“看到”虛擬環(huán)境。
該系統(tǒng)可以顯著降低無人機在實際飛行中遇到碰撞事故的頻率。同時，作為一個測試系統(tǒng)，它可以訓練無人機，使其在不同環(huán)境和條件下都能平穩(wěn)飛行。
麻省理工學院航空航天學院副教授Sertac Karaman表示：“我們認為這項技術對無人機的發(fā)展至關重要。有了該系統(tǒng)，可以使無人機在飛行過程中更靈敏、速度更快、效率更高。”
Karaman 團隊將在下周的“IEEE國際機器人與自動化大會”上，詳細介紹這一系統(tǒng)的相關信息。
靈感來源
Karaman最初的想法源自一種新興競技賽事：無人機競賽。在競賽中，參賽者遙控的無人機需要穿過迷宮一樣的空間，空間內(nèi)設許多障礙物(比如窗戶、門)，操控無人機安全通過且速度最快的，將贏得這場比賽。Karaman不禁好奇：使用自動駕駛的無人機，飛行速度上能否與玩家操控的無人機相提并論？甚至比后者速度更快、駕駛精度更高？
“接下來的兩三年里，我們計劃用自動駕駛的無人機進行比賽，并擊敗最厲害的參賽者。”Karaman說。為此，該團隊將不得不開發(fā)一種全新的培訓方案。
目前，訓練自動駕駛的無人機是一項非常艱巨的任務。研究人員要在大型的封閉式測試場地中遙控無人機，在場地上經(jīng)常掛著護網(wǎng)，以保護那些飛行中出現(xiàn)故障的無人機。他們還設置了一些路障，例如門窗，無人機可以通過躲避這些障礙物以學習飛行。另外，當無人機發(fā)生碰撞時，必須對其進行修理或更換，這也會延誤開發(fā)并增加項目成本。
Karaman說，這種傳統(tǒng)的訓練方式可以用于測試那些對速度沒有硬性要求的無人機，比如用于繪制周圍環(huán)境的無人機（只需緩慢飛行）。但是對于需要在飛行環(huán)境中快速處理視覺信息的無人機來說，新的培訓系統(tǒng)是必要的，這時就需要某種虛擬環(huán)境。
VR訓練系統(tǒng)
該團隊開發(fā)的新型VR訓練系統(tǒng)包括動作捕捉系統(tǒng)、圖像渲染程序和電子設備，使其能夠快速處理圖像并將數(shù)據(jù)傳輸至無人機。
測試無人機的場地位于麻省理工學院31號大樓，內(nèi)部配備了動作捕捉攝像頭，用于追蹤無人機飛行時的方向。
借助圖像渲染系統(tǒng)，Karaman團隊就可以繪制真實的場景，比如公寓或起居室，并將這些圖像傳送給無人機，而實際上這些場景都是虛擬的，無人機周圍空無一物。
Karaman解釋道，“無人機將在空蕩蕩的房間里飛行，但我們會構建出一個完全不同的虛擬場景，并使無人機在該場景中飛行。”
無人機以大約每秒90幀的速度處理虛擬圖像，大約是人眼處理圖像速度的三倍。為了實現(xiàn)這一目標，Karaman團隊定制了一個嵌入超級計算機的特制電路板，同時在無人機上安裝了IMU（一種測量物體角速率以及加速度的裝置）和一個微型攝像頭。
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