無人機的自主性越來越令人印象深刻，但我們很難在現(xiàn)有功能上進行技術(shù)改進。比如Skydio公司廉價的商用無人機正在出售。這些無人機可以快速動態(tài)地繞過障礙物進行路徑規(guī)劃，同時跟蹤你。這太神奇了。它還可以自動創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的3D地圖。
在這兩種情況下，人都是間接參與的，要么說“跟我來”，要么說“描述這件事”。換句話說，自主飛行的水平很高，但高水平的規(guī)劃還是需要一定的人員。
Exyn是一種無人機，總部設在賓夕法尼亞大學的GRASP實驗室。公司一直在開發(fā)用于檢查大型非結(jié)構(gòu)化空間(如礦井)的無人機。
這是一個充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境，受到GPS的限制，黑暗，塵土飛揚，危險，這只是其中的幾個挑戰(zhàn)。雖然Exyn配備激光雷達的無人機已經(jīng)自主運行了一段時間，但它們現(xiàn)在可以在沒有任何高級人類計劃的情況下運行。
在這個被Exyn稱為4A級別的自主級別上，操作者只需要定義要繪制地圖的無人機的體積，然后從起飛到降落，無人機將有序地探索整個空間，并生成自己的高分辨率地圖，即使它遠在通信范圍之外。
讓我們具體說明一下“4A級”自主的含義，因為到目前為止，無人機的級別還沒有真正確定。
平心而論，Exyn是受SAE autonomy級別的啟發(fā)，所以這里肯定是有先例的，但還是要記住，整個系統(tǒng)只是Exyn想出來并應用到自己系統(tǒng)上的東西。
關(guān)于Exyn正在做的事情:他們的無人機配備了燈光、GoPro、強大的計算能力、更大的電池和旋轉(zhuǎn)威力登激光雷達，可以完全獨立于操作員或任何一種人，無需外部輸入。沒有GPS，沒有基站，沒有通信，沒有空間的先驗知識，什么都沒有。
你告訴無人機你要在哪里測繪，然后它就會起飛，然后決定在哪里以及如何探索它的空間，并在操作過程中建立一個令人討厭的高分辨率激光雷達地圖，并繼續(xù)擴展地圖，直到它跑出未開發(fā)的區(qū)域，然后它會根據(jù)地圖返回家園并自行著陸。
我們在執(zhí)行探索任務的時候，要做的就是找到可見空間和未知空間的邊界。然后計算候選視點，候選視點是沿著邊界的位置，在這些位置可以推斷出傳感器可以獲得多少潛在信息，然后系統(tǒng)選擇最有可能看到盡可能多環(huán)境的信息。
Exyn的無人機飛行速度高達2米/秒，單次飛行可勘探1600萬立方米(約9個足球場的容量)。如果你要探索的區(qū)域大于這個范圍，你可以回去更換電池多輪。
然而，了解這種無人機的自主性的局限性是很重要的。它可以感知電線之類的東西。
到目前為止，這還不是一個問題，因為這是一種“病理性”障礙的例子，這是一種不正常的事情，通常只有當它被特別放置在這里讓你感到不知所措時才會發(fā)生。以步行速度移動的動態(tài)障礙物(如人或車輛)也不錯。雖然無人機可以識別空氣中太多的灰塵，但有時候灰塵還是很棘手。在更新地圖之前，它會等一會兒塵埃落定。
該系統(tǒng)無需人為干預的商業(yè)應用非常清晰，可以自動生成幾乎無約束空間的詳細激光雷達地圖。但我們最興奮的是潛在的搜救用例，尤其是當Exyn開始讓多架無人機協(xié)同工作時。你可以想象一種情況，你需要在一個洞穴或者礦井里找到一個迷路的人，然后在入口處卸下幾架無人機，然后讓無人機擴大搜索范圍。
為了實現(xiàn)這一點，Exyn需要更多地了解他們的系統(tǒng)，這也是他們現(xiàn)在正在努力做的事情。這不僅意味著理解物體是什么，還意味著對它們進行推理，這可能意味著物體在更抽象的意義上代表什么，以及像動態(tài)障礙這樣的東西可能如何移動。自動駕駛汽車必須定期執(zhí)行這一操作，但對于體積和功率有限的無人機來說，這是一個更大的挑戰(zhàn)。