【編者按】我們都喜聞樂見于看到四軸飛行器快速而精確的空中花式飛行表演。但在這背后，類似這些的機(jī)械都無一例外由內(nèi)置的捕捉動(dòng)作裝置所控制。四軸飛行器可說是瞎子機(jī)器人销钝，完全由不知哪里的電腦以眩目的攝像頭刷新率監(jiān)控全局而得以操控。這種裝置往往由昂貴的攝像頭組成琐簇。

在實(shí)驗(yàn)室外快速操作機(jī)器人將有一些創(chuàng)新的方法了蒸健。一種稱為動(dòng)態(tài)視覺傳感器(DVS)的特殊攝像頭解決了現(xiàn)有視覺系統(tǒng)對(duì)快速運(yùn)動(dòng)處理無力的問題。

現(xiàn)有的攝像頭無力處理動(dòng)態(tài)捕捉婉商，是因?yàn)樗鼈儷@取數(shù)據(jù)方式所致似忧。它們說到底還僅僅是攝像頭，每秒輸出整個(gè)序列的圖像(就是我們說的幀數(shù))丈秩。每一幀都含有攝像頭快門周期內(nèi)整合的完整圖像數(shù)據(jù)盯捌，看似不錯(cuò)，但還是會(huì)出現(xiàn)照相機(jī)的問題：如果有樣?xùn)|西在快門打開時(shí)突然移動(dòng)蘑秽，它自己的圖像就模糊了饺著。

大多數(shù)情況下，這對(duì)機(jī)器人(或者人類)來說并不是個(gè)問題肠牲，因?yàn)槲覀儾⒉皇窃诓僮?或觀察)高速運(yùn)行的的物體煞精。但是筷穿，對(duì)于飛行機(jī)器人來說，因?yàn)樗鼈冞\(yùn)行速度很快因郁，導(dǎo)致需要更好的精確度來跟蹤它們的軌跡牧赚。而在自然環(huán)境中，用現(xiàn)有的攝像頭完成這一點(diǎn)很困難加鄙，因?yàn)樵谀闵磉吶f物在攝像頭眼里就是一大坨各種像素搂素。

DVS之所以是一臺(tái)特殊的攝像機(jī)，就像這種描述所說那樣：好吧匕伶，真要移動(dòng)那么快的話，我們除了移動(dòng)的物體外就啥都不理了舰缠。不同于反饋每一幀數(shù)據(jù)括樟，DVS只在像素發(fā)生變化時(shí)傳送基于該像素的數(shù)據(jù)。

換句話來說蚣凰，它會(huì)反饋回所有東西的輪廓手浙，這些是很快速的輪廓視覺殘像(微秒級(jí)別)，同時(shí)對(duì)動(dòng)作模糊部分留意坦辟。下面是2008年一個(gè)作品實(shí)例——自平衡鉛筆：

下面是它的工作原理刊侯，而這也是應(yīng)用在預(yù)估四軸飛行器翻滾動(dòng)作(高達(dá)每秒1200度旋轉(zhuǎn))時(shí)的背景原理：

在飛行器上(比方說一臺(tái)改裝的AR Drone)使用的攝像頭，它在立體空間的分辨率只有128×128像素锉走，但它的視覺殘像僅有個(gè)位數(shù)微秒級(jí)滨彻。而在外壁上你所看到的光學(xué)攝像頭僅僅是用來航拍用途。在25次試驗(yàn)中挪蹭，DVS及控制系統(tǒng)準(zhǔn)確跟蹤了機(jī)器人24次亭饵，成功率達(dá)到96%，令人滿意梁厉。

在這點(diǎn)上辜羊，自主飛行機(jī)器人幾乎完全被板載傳感系統(tǒng)的延遲率所困。從前文可以得知词顾，用DVS能解決這種問題八秃，最起碼也是視覺上的問題。蘇黎世大學(xué)相關(guān)研究者們后續(xù)工作將是增加DVS分辨率肉盹、使它能在環(huán)境中獨(dú)立工作昔驱，并最終能夠完全自主控制。

蘇黎世大學(xué)的Elias Mueggler综非、Basil Huber和Davide Scaramuzza在2014年芝加哥國際智能機(jī)器人及控制系統(tǒng)年會(huì)上展出了基于動(dòng)作控制的高速6方向飛行器沪择。

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