一架无人机在烟雾中飞行，以可视化复杂的空气动力学效果。功劳:苏黎世大学机器人与感知小组在无人机竞赛中，自主飞行的四旋翼飞行器首次超过了两名人类飞行员。这一成功是基于苏黎世大学的研究人员开发的一种新算法。它计算的时间最优轨迹充分考虑了无人机的局限性。无人机要想有用，需要速度快。由于电池寿命有限，他们必须在尽可能短的时间内完成任何任务——在灾难现场寻找幸存者、检查建筑物、运送货物。他们可能不得不通过一系列像窗户、房间或特定位置这样的路点来检查，采用最佳轨迹和每个路段的正确加速或减速。
算法优于专业飞行员
最优秀的人类无人机飞行员非常擅长于此，迄今为止，他们在无人机竞赛中的表现一直优于自主系统。现在，苏黎世大学(UZH)的一个研究小组已经创造了一种算法，可以找到最快的轨迹来引导四旋翼飞机——一架带有四个螺旋桨的无人机——通过圆周上的一系列航路点。“我们的无人机在实验跑道上击败了两名世界级人类飞行员的最快圈速，”达维德·斯卡拉穆扎说，他是UZH机器人和感知小组以及资助这项研究的NCCR机器人救援机器人大挑战的负责人。
斯卡拉穆扎说:“该算法的新颖之处在于，它是第一个生成充分考虑无人机局限性的时间最优轨迹的算法。以前的工作依赖于四旋翼系统的简化或飞行路径的描述，因此它们不是最优的。”该论文的第一作者、博士生菲利普·福恩(Philipp Foehn)补充道:“关键的想法是，我们的算法只是告诉无人机通过所有航路点，而不是如何或何时通过，而不是将飞行路径的某些部分分配给特定航路点。
一架无人机在高速机动中沿着时间最优的轨迹飞行。学分:苏黎世大学机器人与感知小组外部摄像头实时提供位置信息
研究人员有了这种算法，两名人类飞行员驾驶同一架四旋翼飞机通过赛道。他们使用外部摄像头来精确捕捉无人机的运动，并在自主无人机的情况下，向算法提供无人机在任何时刻所处位置的实时信息。为了确保公平的比较，人类飞行员在比赛前有机会在赛道上训练。但算法赢了:它的所有圈数都比es上的人类快，性能也更一致。这并不奇怪，因为一旦算法找到了最佳轨迹，它就可以多次忠实地再现它，这与人类飞行员不同。
在商业应用之前，该算法将需要降低计算要求，因为计算机现在需要长达一个小时的时间来计算无人机的时间最佳轨迹。此外，目前，无人机依靠外部摄像头来计算它在任何时刻的位置。在未来的工作中，科学家们希望使用机载摄像机。但是无人驾驶飞机原则上比人类飞行员飞得更快的证明是有希望的。斯卡拉穆扎说:“这种算法可以在无人机包裹递送、检查、搜索和救援等方面有巨大的应用。
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