新型无人机导航技术在日本隧道施工现场的应用效果如何？

摘要： 　　　　为了让无人机在搜救任务中挽救生命，甚至安全地运送包裹，它们必须能够在不断变化的环境中顺利导航。无人驾驶飞行器（UAV）在开放空间中已经多次成功飞行，但在没有GPS信...

　　为了让无人机在搜救任务中挽救生命，甚至安全地运送包裹，它们必须能够在不断变化的环境中顺利导航。无人驾驶飞行器（UAV）在开放空间中已经多次成功飞行，但在没有GPS信号的室内环境中，移动障碍物的不可预测性依然是一个难题。岛田健二（Kenji Shimada）及其学生对此进行了研究，开发出一种新技术，使无人机能够在室内动态环境中实现自动飞行。

　　去年冬天，针对无人机的导航、避障以及动态障碍物跟踪和测绘等新技术进行了测试。岛田的无人机在日本一个活跃的隧道施工现场执行导航任务，同时避免与移动的工人发生碰撞，此项目由行业合作伙伴Toprise Co., Ltd.和Obayashi Corporation赞助。

　　机械工程教授岛田表示：“公司已经意识到年轻人不愿意从事危险的体力劳动，因此他们正在投资机器人技术来填补这一空缺。”

　　岛田的无人机能够测量隧道前方挖掘的三维几何形状。与设计数据进行对比，这些信息可以帮助建设者了解隧道的哪些部分已完成，哪些部分需要进一步扩展，从而避免对人类造成风险。

　　“据我们所知，这是首次在动态施工隧道环境中使用自主无人机进行3D扫描，”无人机项目的首席博士生徐哲帆说道。

　　为了预测移动物体的路径，例如在隧道中工作的人员，该团队引入了第一个实时系统，该系统利用3D混合地图来解析静态环境，同时跟踪动态障碍物。借助这项技术，团队改进了之前的算法，以考虑到运动中的无人机所需的实时规划，从而避免碰撞。该组合系统使无人机能够估算可能发生碰撞的位置并采取预防措施。

　　“这个项目的灵感来源于科幻电影中的一个场景，描绘了一个机器人在地下结构中飞来飞去进行检查。经过十年的无人机研究和三年的项目开发，我很高兴我们将其变为现实。我相信这项技术将显著提高建筑工地工人的安全性。”这项研究在由电气和电子工程师协会（IEEE）主办的2023年机器人与自动化国际会议（ICRA）上发表。

　　卡耐基梅隆大学机械工程系提供

　　引用研究人员在日本一家活跃的隧道公司测试新型无人机导航技术

　　施工现场（2024年1月3日）检索自https://techxplore.com/news/2024-01-drone-technology-japanese-tunnel-site.html本文档2024年1月4日

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