苏黎世大学的机器人研究人员,展示了如何使用机载摄像头将受损的四轴飞行器,即使在没有GPS的情况下,也能在空中保持稳定飞行。


由于经常让焦虑的乘客放心,即使其中一台发动机停止工作,商用飞机也可以轻松地继续飞行。


无人机如何在电机故障且失去GPS信号的情况下,仍能保持稳定飞行


对于具有四个螺旋桨的无人机(也称为四轴飞行器),一台电动机的故障是一个更大的问题。只有三个旋翼工作时,除非采取紧急控制策略,否则无人机将失去稳定性,并不可避免地坠毁。


在研究人员苏黎世大学和代尔夫特理工大学,现在已经找到了解决这个问题:他们显示来自车载摄像机的信息可以被用于稳定无人驾驶飞机,并保持它的飞行后自发一个转子突然给出。


当一个转子发生故障时,无人驾驶飞机开始旋转本身就像一个芭蕾舞演员,解释达维德Scaramuzza,该负责人机器人与感知集团在UZH和的救援机器人挑战赛在NCCR机器人,它资助了这项研究。


无人机如何在电机故障且失去GPS信号的情况下,仍能保持稳定飞行


这种高速旋转运动会导致标准控制器发生故障,除非无人机能够获得非常精确的位置测量值。


一旦无人机开始旋转,无人机将不再能够估计其在太空中的位置并最终坠毁。


解决此问题的一种方法是通过GPS为无人机提供参考位置。但是在很多地方都无法使用GPS信号。在他们的研究中,研究人员首次不依赖GPS解决了这个问题,而是使用了来自不同类型车载摄像头的视觉信息。


研究人员为他们的四轴飞行器配备了两种类型的相机:标准相机以固定速率每秒记录几次图像,事件相机则基于独立的像素,这些像素只有在检测到入射光的变化时才被激活。


研究团队开发了算法,该算法结合了来自两个传感器的信息,并使用该信息来跟踪四旋翼相对于其周围环境的位置。


这使机载计算机仅用三个旋翼就可以控制无人驾驶飞机的飞行和旋转。研究人员发现,这两种类型的相机在正常光线条件下都能表现良好。当照度降低时,标准相机就会开始出现运动模糊,最终使无人机迷惑并使其坠毁,而事件相机在非常低的光线下也能正常工作。


这项研究解决的问题是一个相关的问题,因为四旋翼飞机正变得越来越普遍,转子故障可能会导致事故。这项工作可以在GPS信号微弱或不存在的区域,提高四旋翼飞行器的飞行安全性。


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