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AI系统帮助无人机像直升机一样悬停，像飞机一样飞行
2019年07月17日 由 张江 发表
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无人机可以将食物运送到高尔夫球场，对消防员和急救人员进行侦察，并在奥运会开幕式上进行灯光秀。但它们的螺旋桨前倾形式并不完全有利于动力效率，这限制了它们的飞行时间。麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL），达特茅斯大学和华盛顿大学的研究人员正在研究一种结合四轴飞行器和固定翼飞机优点的新型无人机设计方法。
他们将在新论文中详细介绍一种新的AI系统，允许用户想象不同大小和形状的无人机，可以在徘徊和滑翔之间切换一个飞行控制器。
“我们的方法允许非专家设计一个模型，等待几个小时来计算其控制器，然后带着定制的，随时可以飞行的无人机离开，”研究者Jie Xu说，“希望这样一个平台可以让更多这些更多功能的混合无人机更容易被大家所接受。”
正如论文中所解释的那样，传统的混合式固定翼无人机可以垂直起降并难以控制，因为它们经常需要工程师开发一种悬停系统（“直升机飞行”）和另一种水平滑行系统（“飞机飞行”），加上两种模式之间转换的控制器。
研究人员越来越多地转向机器学习，以创造更具适应性的控制系统。但是大多数方法都严重依赖于仿真而不是真正的硬件，从而导致差异。
为了解决这个问题，研究人员的系统利用强化学习，训练模型以跟踪模拟和现实场景之间的潜在差距，使控制器能够调整其输出补偿。它不需要存储任何模式，只需更新无人机的目标速度，它就可以从悬停切换到滑行再返回。该团队将他们的AI系统集成到计算机辅助设计软件OnShape中，允许用户从数据集中选择和匹配无人机部件。然后，在一系列测试中，他们将最终设计插入到训练模拟器中，测试其飞行性能。
“通过新的输入表示和新颖的奖励功能，我们能够缩小在强化学习方法中常见的现实差距，我们希望这个提议的解决方案能够在许多其他领域得到应用。”
未来的工作包括微调无人机的设计以提高机动性，他们注意到目前没有充分考虑螺旋桨的气流和机翼之间复杂的空气动力学效应。团队还希望克服无法进行急转弯的问题。
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