電機故障時如何保持無人機飛行

蘇黎世大學的機器人研究人員展示了如何使用機載攝像頭將受損的四軸飛行器保持在空中并穩定飛行-即使沒有GPS也是如此。

由于經常讓焦慮的乘客放心，即使其中一臺發動機停止工作，商用飛機也可以輕松地繼續飛行。但是，對于具有四個螺旋槳(也稱為四旋翼飛機)的無人機，一臺電動機的故障是一個更大的問題。只有三個旋翼工作時，除非采取緊急控制策略，否則無人機將失去穩定性并不可避免地墜毀。

蘇黎世大學和代爾夫特理工大學的研究人員現在已經找到了解決該問題的方法：它們表明，從機載攝像頭獲得的信息可用于穩定無人機并在一個轉子突然發出警報后自動保持無人機飛行。

像芭蕾舞演員一樣旋轉

UZH機器人與感知小組負責人，資助這項研究的NCCR機器人技術大挑戰的負責人Davide Scaramuzza解釋說：“當一個轉子發生故障時，無人機就會像芭蕾舞演員一樣自旋。” “這種高速旋轉運動會導致標準控制器發生故障，除非無人機能夠獲得非常精確的位置測量值。” 換句話說，一旦無人機開始旋轉，無人機將不再能夠估計其在太空中的位置并最終墜毀。

解決此問題的一種方法是通過GPS為無人機提供參考位置。但是在很多地方都無法獲得GPS信號。在他們的研究中，研究人員首次不依靠GPS來解決此問題，而是使用來自不同類型車載攝像機的視覺信息。

活動攝像頭在弱光下工作良好

研究人員為四軸飛行器配備了兩種類型的相機：標準相機以固定速率每秒記錄幾次圖像，而事件相機則基于獨立的像素，這些像素只有在檢測到到達的光線變化時才會激活他們。

研究團隊開發了算法，該算法結合了來自兩個傳感器的信息，并使用該信息來跟蹤四旋翼相對于其周圍環境的位置。這使機載計算機僅用三個旋翼就可以控制無人機飛行和旋轉。研究人員發現，這兩種類型的相機在正常光線條件下都能表現良好。Scaramuzza實驗室的博士后第一作者孫浩(Sihao Sun)說：“但是，當照度降低時，標準相機就會開始出現運動模糊，最終使無人機迷惑并使其墜毀，而事件相機在非常低的光線下也能正常工作。”

增加安全性，避免發生事故

這項研究解決的問題是一個相關的問題，因為四旋翼飛機正變得越來越普遍，轉子故障可能會導致事故。研究人員認為，這項工作可以在GPS信號微弱或不存在的所有區域提高四旋翼飛行器的飛行安全性。