蝗灾带来自动驾驶研究的灵感与契机

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无人驾驶汽车探测器

根据研究人员在论文中的解释,蝗虫以每小时 2 至 3 英里的速度移动,并为了防止与其余飞行的蝗虫碰撞又在数百毫秒内改变飞行方向。而决定这样的移动需要使用非线性数学和极小的能量消耗。

蝗虫的这种快速反应和适度的能量消耗是对于机械碰撞探测器有极大的吸引力,虽然目前用于无人驾驶汽车的探测器非常广泛,但研究人员这次研制的碰撞探测器能够在两秒钟内做出反应。

此外,根据研究人员的说法,这种基于硫化钼的传感器并不是万能的探测器,而是针对特定任务的一种探测器,但因为它的体积太小,能耗也很少,所以大体上是可以接受的。

一个车辆碰撞检测器模仿蝗虫的回避神经元,使它们能成群飞行。

研究团队基于蝗虫大脑开发设计计算机神经网络程序,可以设定程序使一个移动机器人探测即将接近的物体,并避免与它们发生碰撞。

简单地说,该探测器的主要原理是:光电探测器会引起设备电流增加以响应迎面是否有物体移动,这被称为兴奋信号,而底层可编程存储器堆栈又总是引起设备电流减少,即为抑制信号。当一个物体靠近时,兴奋信号被添加到抑制性的刺激(即抑制信号)中,引起设备电流的非单调性变化,从而模拟蝗虫 LGMD 神经元的逃逸反应。

Das 表示:“蝗虫只能避免与其他蝗虫的碰撞,而我们的设备可以探测不同速度物体的潜在碰撞。”

目前,研究人员只对直接碰撞路径上的物体进行了测试。他们仍然需要优化防碰撞设备对其他突发情况的响应。宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学专业的研究生 Aaryan Oberoi 说:“我们不能对每种情况进行所有的测量。因此我们开发了一个用于以上检测的数值模型。该模型同时还可以测试在同一芯片上的多个设备是否能更好地工作。到目前为止,这样的单个设备在机器人、无人机甚至无人驾驶汽车领域已经足够了。然而,多像素碰撞检测器阵列可以在 3D 空间提供碰撞避免。”

同时,美国空军科学研究办公室、美国陆军研究办公室和国家科学基金会也支持了这项研究。据了解,研究人员也已经申请了这项技术的美国临时专利。


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