工程師們研製出一種無人機,起飛時能將機魂甩出來。
Phantom Twist 原型無人機,它利用運動模糊技術隱身於視線之中,開闢了低能見度飛行的新領域。
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科學家表示,它有望徹底改變無人機監測野生動物、勘測生態系統和檢查基礎設施的方式。
大多數隱形無人機通過使用迷彩塗料、透明塑料或複雜的光學技巧來彎曲或散射光線來隱蔽,而Phantom Twist 則採用了一種截然不同的方法,它利用了人類和動物感知運動的原理。
7 月 16 日,在澳大利亞悉尼舉行的機器人:科學與系統會議上,研發出這款無人機的科學家們發表了這項研究成果。
研究團隊負責人稱:“大多數隱形無人機都在努力與環境融爲一體,而我們則提出了一個問題:我們能否根據人類感知運動的方式來設計無人機本身?”
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最終得到的機器更像一臺旋轉的風扇。典型的無人機有四個旋翼圍繞着機身旋轉,即使螺旋槳模糊不清,你也能鎖定無人機的位置。
Phantom Twist 將這個概念簡化爲一個電機和一個螺旋槳。螺旋槳朝一個方向旋轉,而整個機身則朝相反的方向旋轉,沒有任何固定部件可供視覺識別,每秒旋轉 25 次,速度之快,人眼難以清晰分辨。
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科學家表示,這種飛行器在視覺上的可察覺性比傳統四旋翼飛行器低約10倍。實際上,這意味着觀察者看到的不是清晰的飛行器,而是一個半透明的模糊物體。
爲了實現這一目標,研究團隊運用算法探索了數千種設計方案。首先,他們使用計算模型自動生成了約2萬種無人機配置方案,這些方案至少在理論上可以穩定飛行。每種配置方案都將電機、螺旋槳、電池、電路板和配重的位置進行了重新排列。
然後人工智能 (AI) 和工具繼續優化這些設計,以最大限度地減少可見度,同時還要遵守空氣動力學穩定性的限制。

研究人員模擬了每個候選對象在空中旋轉的圖像,並將這些圖像合成到 100 多種不同的自然背景上。
爲了確定最隱蔽的設計方案,他們應用了一種近似於人類視覺的感知模型,能夠更好地融入周圍環境的無人機將獲得更低的可見度得分。
之後,團隊從中選出得分最低的500個設計方案,並再次運行優化,進一步降低可見度。當團隊對某個無人機的設計方案充滿信心時,他們便將其製造出來。
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最終版的無人機並非一個緊湊的物體;它採用了三維立體佈局。各個組件位於不同的高度和角度,彼此之間留有空隙,這樣當無人機旋轉時,各個部件在視覺上就不會重疊成一個實心輪廓。
人眼需要時間來積累信號,這類似於相機的曝光時間,當物體旋轉速度足夠快時,清晰的邊緣會模糊在一起,我們感知到的就不是形狀,而是模糊的影像。
研究人員表示,隱形無人機的初步用途包括:在不驚擾鳥類的情況下進行監測;在不驚擾水鳥羣的情況下勘測溼地;以及在不改變人類行爲的情況下檢查老化的基礎設施。
目前,Phantom Twist 號還不是完美的“隱形”。旋轉的螺旋槳仍然會產生相當大的噪音,而且由細線和支撐杆構成的結構仍然部分可見。
但他們已經在考慮下一代產品,採用更透明的材料和更安靜的動力系統。
這個飛行器目前在雷達面前無所遁形,但要是採用塗層後,會不會實現雷達檢測不到以及人眼看不到的狀態呢?
https://www.roboticsproceedings.org/rss22/p196.pdf
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