这款“机器人鸟”以 45 英里/小时的速度在森林中飞行——无需 GPS 或灯光

SUPER 能够在复杂环境中高速导航，实现了以前无法达到的安全水平。来源：香港大学

与鸟类不同，鸟类以惊人的速度和敏捷性在未知环境中导航，而无人机通常依赖外部引导或预先规划的路线。然而，香港大学机械工程系教授张福及其研究团队的一项突破性发展，使无人机和微型空中飞行器（MAVs）比以往任何时候都更接近鸟类的飞行能力。

该团队开发了安全高速空中机器人（SUPER），能够在超过 20 米每秒的速度飞行，并使用仅靠机载传感器和计算能力避开厚度仅为 2.5 毫米的障碍物——例如电线或树枝。SUPER 具有紧凑的设计，轴距仅为 280 毫米，起飞重量为 1.5 公斤，展示了卓越的敏捷性，能够在夜间导航密集的森林，并巧妙地避开细线。

张教授将这项发明描述为无人机技术领域的革命性突破，"想象一下，一只'机器人鸟'在森林中迅速穿梭，轻松躲避树枝和障碍物。这是自主飞行技术的重要进步。我们的系统使微型飞行器能够在复杂环境中高速飞行，实现了以前无法达到的安全水平。这就像赋予无人机鸟类的反应能力，使其能够在实时躲避障碍物的同时，朝着目标飞驰。"

这一突破在于硬件和软件的复杂集成。SUPER 采用了一种轻量级的 3D 激光雷达传感器，能够以精准的精度检测 70 米范围内的障碍物。这搭配了一个高级规划框架，在飞行过程中生成两条轨迹：一条通过进入未知空间来优化速度，另一条通过保持在已知无障碍区域来优先考虑安全。

通过直接处理激光雷达数据作为点云，该系统显著减少了计算时间，即使在高速情况下也能实现快速决策。这项技术已在各种实际应用中得到测试，例如古代遗址的自主探索，并已展示出在室内和室外环境中的无缝导航。

“能够避开细小障碍物并在狭窄空间中导航，为搜索和救援等应用开辟了新的可能性，在这些应用中，每一秒都至关重要。”研究论文的首席作者任云帆先生表示。“SUPER 在各种光照条件下，包括夜间，都具有鲁棒性，使其成为全天候作业的可靠工具。”

该研究团队设想这项创新技术具有广泛的应用范围，包括自主配送、输电线路检查、森林监测、自主探索和测绘。在搜救任务中，配备 SUPER 技术的微型飞行器（MAV）可以在灾难区域（如倒塌的建筑物或茂密的森林）昼夜快速导航，比现有无人机更有效地定位幸存者或评估危险。此外，在灾害救援场景中，它们可以将关键物资运送到偏远且难以进入的地区。