前沿

? ? ? ? Owl是專為科研工作者與航天器開發(fā)者打造的小型化無人機開發(fā)平臺，它搭載VisDrone視覺模塊，適用于無GPS環(huán)境下基于視覺的無人機定位/導航/避障算法的驗證與開發(fā)，以及室內無人機組網(wǎng)編隊的研究。Owl擁有自主的雙目傳感器和開發(fā)平臺，平臺支持ROS接口，提供了6核CPU和5Tops TPU計算資源。同時預裝了融合了港科大的VINS_Fusion VIO算法的自定位系統(tǒng)，可以滿足室內無人機定位需求。同時提供了EGO-Planner視覺避障算法，可以提供視覺避障功能。

背景

? ? ? ? 無人機要實現(xiàn)自動避障飛行，需要以下這些技術支持。首先能夠通過傳感器、云端控制、攝像頭這樣的閉環(huán)等實現(xiàn)自我定位（Localization）。其次，依靠計算機視覺對環(huán)境進行檢測，分析周圍環(huán)境的特征，實現(xiàn)環(huán)境建圖（Mapping）和避障（Obstacle Avoidance）的規(guī)劃路徑，就像人看到障礙物知道繞道那樣。但是要在低空或者室內等環(huán)境下實現(xiàn)自動避障飛行，面臨的技術挑戰(zhàn)遠比汽車/機器人場景要大。隨著這些年來，相關算法研究的涌現(xiàn)和成熟，使我們看到復雜場景下的無人機自動避障飛行接近成熟，而且科研人員也越發(fā)需要一款穩(wěn)定的飛行平臺來實驗各種SLAM，Swarm等算法。

? ? ? ? 首先，四旋翼無人機準確的定位是實現(xiàn)避障、路徑規(guī)劃以及編隊等各種復雜任務的基礎和前提。四旋翼無人機的位姿估計和定位精度和魯棒性，也決定著其他依賴算法的效果好壞。目前廣泛應用的定位方法有兩類：一類是基于四旋翼無人機自帶傳感器，比如視覺/激光，從而獲得精確的位置信息；另一類是基于外部設備提供精確的位置信息，如全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，光學動作捕捉系統(tǒng)。光學動作捕捉系統(tǒng)擁有高分辨率的攝像頭，可以亞毫米級追蹤一個或多個無人機的位姿。近幾年，很多研究人員通過光學動作捕捉系統(tǒng)實現(xiàn)了四旋翼無人機的運動估計，并通過光學動作捕捉系統(tǒng)實現(xiàn)了多旋翼無人機的暴力操作，傾斜墻面上的?？浚约拔矬w抓取。光學動作捕捉系統(tǒng)適用在實驗室、研究室這種研究場所，在科研階段非常適用。同樣，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實現(xiàn)定位的方法也有明顯缺陷，因為在建筑物密集、室內、隧道等地方GPS定位幾乎是完全失效的。依賴激光傳感器的定位系統(tǒng)目前普遍用于車載和機器人領域，但是由于其價格和重量限制，很難用于室內無人機系統(tǒng)。綜上所述通過視覺SLAM方法提供運動控制所需的準確位置信息有著更大的應用價值。

? ? ? ? 我們這里提供的基于雙目的開源VINS_fusion定位算法，是目前流行的VIO算法之一。它很好地融合IMU數(shù)據(jù)和雙目視覺匹配定位算法：IMU預估計一方面提升了定位的精度，另一方面也加速了視覺匹配算法的效率。而且，IMU預估計也提升了整體算法的魯棒性，即使視覺短期失效的情況下，也可以保證定位系統(tǒng)正常運行。VisDrone模塊通過提供精準的雙目圖像和IMU數(shù)據(jù)，使得Owl無人機可以實現(xiàn)穩(wěn)定懸停和精準走位。

? ? ? ? 其次，在定位的基礎上，無人機還需要實現(xiàn)視覺建圖和避障規(guī)劃等功能。和汽車和機器人相比，無人機場景需要的是三維地圖和路徑規(guī)劃，算法的復雜度和靈敏度要求更高。目前學術界有各種建圖和避障算法，這些算法性能和效果追求不一，但輸入一般依賴于視覺的深度圖，或者激光的點云圖。VisDrone模塊提供了雙目圖像處理后的深度圖信息，結合VIO定位，用戶可以開發(fā)自己的避障算法。做為參考，VisDrone模塊也提供了開源的ego_planner框架，它是基于voxel地圖和AStar路徑規(guī)劃算法，這些用戶可以自行修改。VisDrone添加了簡單控制接口，修改后的框架可以控制飛機進行避障實驗。定位和避障功能演示請觀看以下視頻：

目前貓頭鷹（Owl）已小批量產(chǎn)，歡迎預定。

? ? ? ? 科技型企業(yè)是亟需科技型人才的，但是一些中小型科技型企業(yè)的財力、物力不足以支撐請高校博士來做全職技術研發(fā)。所以企業(yè)技術需求與科技人才的有效對接是一件非常有意義的事情；是幫助企業(yè)快速成長，高校人才技術落地的有效途徑。

? ? ? ? 科研院所、高校組織科技人員服務企業(yè)，采取多種方式，支持科技人員通過兼職創(chuàng)新、長期派駐、短期合作等服務企業(yè)，可以有效幫助中小型科技且快速成長。發(fā)揮科研院所、高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地學科交叉、設施完備、人才豐富的優(yōu)勢，為產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、轉型升級和企業(yè)復雜技術難題破解提供專業(yè)化、集成化、個性化的解決方案。

? ? ? ? 歡迎高校、科研單位老師溝通，我們一同將AI視覺無人機推向行業(yè)應用，在行業(yè)應用中解決實際問題。

計劃推進的行業(yè)應用，均為無GPS、或GPS信號缺失的應用場景：

1、 大型爐壁裂縫巡檢

2、 井下電纜巡檢

3、 大型倉庫巡檢

4、 橋梁巡檢

AI視覺無人機應用場景還有很多，歡迎大佬們溝通探討。