化身奇異博士!科學家研發新系統,手勢即可操縱無人機完成各種動作

2020-12-07 騰訊網

隨著技術的不斷發展，無人機逐漸普及，在個人消費領域越來越常見，無人機全球商業試產也正在逐漸形成。但是到目前為止，在缺乏特殊訓練和額外的控制設備的情況下，很難直觀地控制無人機飛行。

為了解決這一問題，近日，莫斯科斯科爾科沃科技學院的Skoltech實驗室開發了「DroneLight」操控系統。該研究成果最近已以論文形式在線發表於IEEE國際機器人與人機互動通信國際會議。

該論文表示，這是一種新的人機互動模式，用戶直接與無人機互動，通過手勢就可以對其進行操控，減少了用戶學習無人機飛行的成本。

DroneLight系統由三個部分組成：一個小型Crazyflie 2.0 四軸飛行器，配備了一系列可編程RGB LED(三色發光二極體);配有慣性測量單元(加速度計/陀螺儀組合)的手套;一臺運行基於機器學習的算法的計算機作為基站。

實驗所用的四軸飛行器尺寸較小，三圍92x92x29毫米，重量僅有27克。這一飛行器靈活性和可擴展性很強，研究人員得以將小型傳感電路安裝到主體上。飛行器底部連接有一個環形甲板，上面有十二個發光二極體，飛行過程中顯示出不同的顏色組合。

手套是DroneLight系統的輸入數據源，由控制器、傳感器和其他模組組成。研究人員事先為手套定義了五個不同的手勢，分別是字母S、K、O、L和J。

當用戶移動佩戴手套在空中繪製字母時，手套會跟蹤這些移動軌跡並將數據無線傳輸到基站計算機。計算機算法將這些手部運動匹配到先前被教定義的字母形狀。

最後，計算機發出指令，控制發光的無人機，使其以被識別出來的字母形狀的軌跡飛行。飛行器的速度很快，對於沒有豐富的無人機飛行經驗，要達到這樣的飛行軌跡和速度非常困難。

為了捕捉飛行器的運動軌跡，研究人員還搭建了Vicon運動捕捉系統，該系統包含12個攝像頭，用於在5x5x5 m的空間內跟蹤四軸飛行器，其識別進度達到了亞毫米級別。

目前，該研究小組正在向DroneLight系統輸入更多的手勢軌跡，同時，還將優化算法，使識別更為準確和快速。

關於該研究的應用前景，除了用於高難度的無人機表演。參與此項目的德茲米特裡·塞瑟魯庫教授(Dzmitry Tsetserukou)提出了「無人機信使」(DroneMessenger)信息傳遞系統，該系統使人可以在遠處交換信息和表情符號。

研究人員還提出可以開發一種基於DroneLight的新型救援報警系統，以替代可以發出遇險信號的信號槍。無人機上的視覺追蹤器不斷對環境進行視頻記錄，救援隊可能會在檢測到信息時得到通知，並及時完成救援。

與信號槍相比，DroneLight系統不僅可以發出警報，還可以通過光繪提供有價值的信息，如地理位置坐標、遇險人數等。

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