电机故障时如何保持无人机飞行

苏黎世大学的机器人研究人员展示了如何使用机载摄像头将受损的四轴飞行器保持在空中并稳定飞行-即使没有GPS也是如此。

由于经常让焦虑的乘客放心，即使其中一台发动机停止工作，商用飞机也可以轻松地继续飞行。但是，对于具有四个螺旋桨(也称为四旋翼飞机)的无人机，一台电动机的故障是一个更大的问题。只有三个旋翼工作时，除非采取紧急控制策略，否则无人机将失去稳定性并不可避免地坠毁。

苏黎世大学和代尔夫特理工大学的研究人员现在已经找到了解决该问题的方法：它们表明，从机载摄像头获得的信息可用于稳定无人机并在一个转子突然发出警报后自动保持无人机飞行。

像芭蕾舞演员一样旋转

UZH机器人与感知小组负责人，资助这项研究的NCCR机器人技术大挑战的负责人Davide Scaramuzza解释说：“当一个转子发生故障时，无人机就会像芭蕾舞演员一样自旋。” “这种高速旋转运动会导致标准控制器发生故障，除非无人机能够获得非常精确的位置测量值。” 换句话说，一旦无人机开始旋转，无人机将不再能够估计其在太空中的位置并最终坠毁。

解决此问题的一种方法是通过GPS为无人机提供参考位置。但是在很多地方都无法获得GPS信号。在他们的研究中，研究人员首次不依靠GPS来解决此问题，而是使用来自不同类型车载摄像机的视觉信息。

活动摄像头在弱光下工作良好

研究人员为四轴飞行器配备了两种类型的相机：标准相机以固定速率每秒记录几次图像，而事件相机则基于独立的像素，这些像素只有在检测到到达的光线变化时才会激活他们。

研究团队开发了算法，该算法结合了来自两个传感器的信息，并使用该信息来跟踪四旋翼相对于其周围环境的位置。这使机载计算机仅用三个旋翼就可以控制无人机飞行和旋转。研究人员发现，这两种类型的相机在正常光线条件下都能表现良好。Scaramuzza实验室的博士后第一作者孙浩(Sihao Sun)说：“但是，当照度降低时，标准相机就会开始出现运动模糊，最终使无人机迷惑并使其坠毁，而事件相机在非常低的光线下也能正常工作。”

增加安全性，避免发生事故

这项研究解决的问题是一个相关的问题，因为四旋翼飞机正变得越来越普遍，转子故障可能会导致事故。研究人员认为，这项工作可以在GPS信号微弱或不存在的所有区域提高四旋翼飞行器的飞行安全性。