多軸飛行器的追蹤與避障技術

Automatic tracking and collision avoidance for multicopters

 

多軸飛行器 (multicopter) 使用螺旋槳飛行,看起與直升機 (helicopter) 的飛行原理一樣,其實飛行控制方式很不一樣。常見的多軸飛行器有三軸、四軸、六軸、及八軸等多種變形如下圖所示。多軸機比直升機更穩定、可靠,飛行機構及操控都更簡單。原本遙控飛行器只有軍事與娛樂的用途,後來發展成可取代直升機的空拍任務。之後隨著 Amazon 發佈將用多軸機來送貨,更是促成多軸機的蓬勃發展。近來,新的應用議題又陸續被開發出來;未來可能會有漫天的多軸機在城市天空及鄉間到處飛行;因此很容易發生碰撞問題。主要的碰撞來自於:i.飛行器自身撞擊建築物、高塔、高樹叢、或其他飛行器。ii.飛行器被其他飛行器撞擊。第一項偵測只有前方,較簡單;第二項偵測的碰撞來自四方八面,複雜許多。本研究即針對上述兩項可能的碰撞情形,發展避撞偵測技術及避障飛行方式技術。偵測系統使用視覺相機、光流相機 (動態)、紅外線測距儀、及超音波測距儀等設備。另外為了提高應用功能,我們加入主動視覺追蹤 (automatic visual tracking) 技術的發展。

雖然我們在這個議題上的研究才剛起步 (2015/2)但到目前為止,我們已經擁有一部四軸機、二部六軸機、一部八軸機、及多部小四軸機;數量還在增加中。四部較大多軸機的軸距各別為:58, 68, 99, 106 公分,都是自行組裝的。這些飛行器所使用的飛控系統有一個 APM 及三個 Pixhawk

 

(a) 三軸機。         (b) 四軸機。             (c) 六軸機。         (d) 八軸機。

 

部份研究成果:尚無研究成果