中國石油大學仿生無人機視覺導航研究取得新成果

厲害了石大人

我校機電工程學院講師羅偲、信息與控制工程學院教授任鵬在仿生無人機視覺導航研究領域的最新成果《基于視覺輔助的仿生無人機著陸控制研究》（AVision-aided Approach to Perching a Bio-inspired Unmanned Aerial Vehicle）刊發(fā)在了《電氣和電子工程師協會工業(yè)電子會刊》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）

該科研成果提出了一種通過仿生柔性設備輔助無人機視覺著陸的新方法。

相關研究得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金及青島市應用基礎研究基金支持。

誰這么厲害？

論文第一作者及通訊作者為我校機電工程學院講師羅偲，信息與控制工程學院碩士于雷健、教授任鵬為論文共同通訊作者，中國石油大學（華東）為論文獨立完成單位。

我校石油工業(yè)訓練中心為無人機組裝及測試提供技術和場地支持。

為什么說這很厲害？

旋翼無人機越來越多地投入到遠海油井執(zhí)行任務，但其工作時所處的復雜環(huán)境給飛行安全帶來巨大威脅，因此對其導航控制系統的要求也隨之提高。根據針對無人機的飛行事故統計，無人機在起飛和著陸過程中最容易受地面障礙物、積水、結冰的影響，發(fā)生失穩(wěn)、失控導致側翻墜機，其中著陸期間的事故所占比重更大。

眾所周知，飛行器對著陸場地面、著陸場保障條件及前期著陸準備要求較高，在實際應用中無人機依然需要借助前期修建的停機坪、著陸燈等地面輔助設施完成著陸。在緊急救援、遠海檢測和火災爆炸發(fā)生地等需要無人機發(fā)揮作用的環(huán)境中，傳統的導航、著陸與控制系統存在極大的限制。

提高旋翼無人機在非結構化地形下定點降落的成功率，將大幅度延長其在任務區(qū)域的待機時間、降低在抵近偵查時暴露的風險，以及提高各類救援勘察任務中的行動有效性。

怎么解決的？

針對上述無人機著陸時的關鍵問題，機電工程學院同信息與控制工程學院跨學科研究團隊通過微電子、計算機視覺、機械仿生學以及信號處理等學科交叉，以視覺環(huán)境感知建模技術為核心，通過理論模擬計算和實驗測試相結合，設計針對非結構化地形下著陸的緩沖仿生夾持系統。該爪式著陸系統有別于傳統的降落傘回收、空中回收、起落架滑輪著陸、攔截網回收和氣墊著陸等無人機回收方法，使無人機能夠在大坡度斜面、樹枝、電線桿和橫梁等非結構化地形下實現安全機降；利用基于神經網絡的自適應控制，研究在強紊流、低高度情況下無人機穩(wěn)定運動的控制算法，實現穩(wěn)定、定點、安全著陸。

你說你不知道到底有多厲害？

IEEE Transactions on Industrial Electronics主編Makoto Iwasaki教授及匿名審稿人對該工作給予較高評價，認為基于視覺的仿生柔性著陸機構是無人機在非結構化地形下著陸的有效方式之一。該方法的提出推動了無人機著陸技術的發(fā)展（This article is a good article on the perching of UAV, and advancing the domain towards bio‐inspired UAV.）。文章體現出極高的復雜性和完整性（The complexity and completeness of the work accomplished is certain）。