德國頂尖理工大學再次開掛了,交互式無人機橫空出世,大疆危險了

人工智能產業鏈聯盟 發佈 2020-01-02T17:10:36+00:00

卡爾斯魯厄理工學院,簡稱KIT,坐落於德法邊境名城卡爾斯魯厄,是公認的德國最頂尖理工科大學之一,也是在自然科學和工程技術等領域享有盛譽的世界頂尖研究型大學,被譽為德國的麻省理工。

前言

德國機器人頂尖科技

德國卡爾斯魯厄技術學院的研究人員最近開發了一種交互式無人機,旨在在室內環境下(例如辦公室或實驗室)為人類提供幫助。在arXiv上預發表的一篇論文中,研究人員介紹了他們的無人機在實驗室中完成簡單任務時所獲得的結果。


研究人員在論文中寫道:「在本文中,我們提供了一個室內辦公室無人機助手,該助手的任務是在我們的實驗室中執行任務並執行簡單的任務,同時給出太空中人類的指示並與之互動。」



研究人員採用的無人機設計方法以「任務」概念為中心,「任務」意味著接收輸入參數並滿足成功條件或「目標」。為了成功完成任務,他們的無人機應該能夠實現與任務相關的所有目標。


研究人員在論文中解釋說:「對於本文介紹的系統,輸入參數是在辦公室環境中飛往某個目的地(房間或人)的口頭要求。」 「任務的目標是在沒有任何手動干預的情況下達到目標,也不會與靜態或動態障礙物發生碰撞。」


研究人員展示的交互式無人機是Crazyflie 2.0無人機的改良版,由一家名為Bitcraze的公司設計。它包含幾個組件:自動語音識別(ASR)子系統,用於記錄用戶的口頭請求;一個對話系統,接收這些請求,進行處理並確定辦公室內的目標,還有一個飛行控制器,它將無人機的軌跡規劃到所需目標,同時努力避免與障礙物發生碰撞。


研究人員決定分別評估系統的每個組件,以明確確定需要完善的功能。為了評估對話系統,他們要求三名非英語母語者大聲地給出簡單的口頭指示,例如,命令無人機飛到另一個房間或拜訪實驗室中的另一個人。


隨後,研究人員通過向無人機展示三種不同類型的障礙物:關上的門,一個人和一個金屬長凳,測試了無人機的深度感知和避免碰撞的能力。最後,他們通過使用書面說明將系統發送到各個目標房間,研究了系統成功完成任務的速率。


(研究人員使用的一種Crazylife無人機)


雖然發現無人機完成任務的成功率為77.78%,但他們發現它有一些局限性。例如,執行任務失敗的最常見原因之一是,無人機在起飛過程中會略微轉彎,因為它的四個螺旋槳在略有不同的時間開始運行。


研究人員說:「由於這是我們的第一個原型,因此不僅在每個單獨的組件上,而且在整個系統上,都有很大的改進空間。」


研究小組發現,無人機的對話系統表現特別差,最多只能了解57%的情況下一個人的指令。對話系統的主要問題是,ASR在用戶說出用戶姓名時會遇到困難,因此過早地終止了語音識別過程。



研究人員在論文中寫道:「在未來的工作中,我們希望使用改進的ARS系統。」 「此外,為了在不增加訓練數據集規模的情況下允許使用更多種自然語言,我們還希望使用多任務方法。這意味著無人機數據集將與域外數據集一起進行訓練」。


在最初的測試中,無人機的碰撞檢測組件表現出色,可在大多數情況下有效地防止與人和大型物體的碰撞。然而,發現難以檢測非常薄或半透明的家具。為了克服此限制,團隊目前正計劃創建周圍環境的更精確的實時地圖,因為當前,系統將其預測基於預先記錄的二維地圖。


研究人員在論文中解釋說:「減少位置誤差也應該有助於提高我們的總體任務成功率,因為這是測試期間任務失敗的主要原因之一。」 「在我們的測試中出現的另一個問題是深度感知系統在非常明亮或變化的光照條件下表現不佳。我們計劃將來也解決這些問題。」


此外,在接下來的研究中,研究人員希望延長系統的電池壽命和電池管理,因為目前,該系統只能完成三到四個任務,然後才能充電。他們最終希望大幅增加這個數字,同時還提出可以幫助減輕此問題的新解決方案。


卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruher Institut für Technologie),簡稱KIT,坐落於德法邊境名城卡爾斯魯厄,是公認的德國最頂尖理工科大學之一,也是在自然科學和工程技術等領域享有盛譽的世界頂尖研究型大學,被譽為德國的麻省理工。另外,KIT擁有德國高校同領域中公認的綜合實力強勁的計算機科學與技術專業,不僅設立最早,而且在教學質量和科研成果上更是首屈一指,蜚聲國際。2020年QS排行榜畢業生就業力:德國第1,世界第36位。


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