爱达荷州的研究人员利用人工智能在工业中赋予无人机新的角色

美国各地的公司每天都要花费宝贵的时间和金钱派员工去执行日常任务，如在仓库盘点或监控发电厂的设备。

在过去的十年中，无人机技术已经发展到一个现成的、配备摄像头的四旋翼直升机可能被证明是执行这些任务的一个很好的选择。但在企业充分发挥无人机的潜力之前，一个巨大的挑战仍然存在:无人机如何快速有效地在工业环境中的狭小空间中导航而不坠毁?

现在，美国能源部轻水反应堆可持续发展项目的研究人员已经开发出一种解决方案。无人机路线可操作的无人导航(ROUNDS)使用人工智能(AI)、先进的图像分析和现代控制技术，使一架现成的、配备摄像头的无人机能够在没有GPS的室内环境中高速准确地找到方向。

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ROUNDS为廉价无人机打开了大门，帮助广泛的行业节省时间、节省金钱和提高效率，同时减少人类暴露于高度、化学物质、辐射和其他危害。例如，使用ROUNDS，无人机可以代替或与人类保安人员一起执行安全巡逻(在装货码头、仓库、建筑物等)。

配备rounds的无人机可以从非联网的仪表和仪器上收集读数，否则必须手动获取。他们可以进行目视检查，以识别异常和危险的情况，例如火灾。无人机还可以在仓库中检查库存，目前这是一个昂贵且耗时的过程。

爱达荷国家实验室高级研发科学家Ahmad Al Rashdan说:“当任务频繁、繁琐或危险时，ROUNDS尤其有用。”无需人工重复执行相同任务，操作人员可以使用ROUNDS对无人机进行编程，使其在预设时间执行相同任务，无需人工协助。”

ROUNDS如何工作

ROUNDS重新设想了现成的无人机导航方式。首先，无人机操作员在路线上放置二维码等视觉线索，让无人机跟随。然后，ROUNDS利用无人机的成像和通信能力来跟踪这些视觉线索，就像在森林中跟踪面包屑一样。

ROUNDS使用了包括人工智能在内的几种新技术，通过分析它所跟踪的QR码的相对形状，来准确定位自己在环境中的位置。就像人眼一样，无人机的摄像头从不同角度观察物体时，可以感知物体形状的变化。

ROUNDS使用人工智能从多个角度和不同背景识别二维码。ROUNDS测量QR码的角度和尺寸，并推断其相对位置，确定其在环境中的位置，与真实位置相差几英寸。二维码被处理后，使用普通计算机在不到100毫秒的时间内确定位置。每当无人机计算其相对位置时，通常用于火箭和卫星应用的高性能控制器就会更新无人机的轨迹。

当下一个QR码可见时，ROUNDS识别它并再次确定无人机的位置，将该信息输入控制器以不断调整轨迹。这一过程不断重复，直到无人机完成任务。

每个QR码包含的识别信息不仅仅是它的位置。代码中的命令还可以指导无人机在特定位置执行任务，例如拍摄测量仪的照片。

“只需打印一个新的二维码，无人机操作员就可以轻松更改这些位置和任务。该软件不需要重新配置，使其非常友好。”Al Rashdan说。

为什么ROUNDS更好

与竞争系统相比，ROUNDS具有许多优势，特别是其成本和用户友好的操作。然而，最后，最重要的优势是，ROUNDS能够以非常低的成本可靠地执行高速、精确的室内导航。

现成的无人机系统无法可靠地在室内导航的主要原因是它们缺乏准确定位自身位置的能力。与使用人工智能和QR码查找位置的ROUNDS相比，低成本消费无人机的定位精度通常是几英尺。

Al Rashdan说:“使用ROUNDS，图像分析和控制大约需要几十毫秒。“这使得配备了ROUNDS的无人机能够快速导航，在返回充电板之前覆盖更多的距离，到达更多的位置。”

与其他竞争技术相比，ROUNDS还有一个巨大的优势:很容易改装现成的无人机来使用这项技术。改造一架标准的商用无人机以使用地图、激光雷达或Wi-Fi三角测量，通常需要昂贵的设备和专业知识来实现。ROUNDS不需要对无人机本身进行任何修改，也不需要软件配置。

无人机的作用扩大

ROUNDS实现了廉价无人机在工业环境中发挥更大作用所需的速度、精度和精度。

阿尔·拉什丹说:“这项技术克服了现代商用无人机导航系统的局限性，使无人机技术在几十个没有GPS的新场所有用，比如工厂、保安和仓库。”“ROUNDS是用户友好型的，无需目前其他更昂贵的无人机导航系统所使用的昂贵硬件和软件，即可执行这些任务。”