无人机有望告别遥控器！眼球动一动即可实现精准控制

 

在无人机越来越普及的今天，传统的“遥控器”控制似乎越来越不受人们喜欢。一方面通过遥控器控制无人机并不是人们最为直观的控制方式；另一方面，想象一下，你的无人机自由的飞翔在天空中，而你却只能傻乎乎的拿着个遥控器站在地上遥控，这是多么令人不爽的对比~~

最近来自宾夕法尼亚大学，纽约大学和美国陆军研究实验室的研究人员开发了一种控制无人机的凝视驱动方法。

用你的“本能控制”飞行器

事实上，控制一个无人机并不是那么容易。对于一个功能稍微复杂一点的无人机，由于更多的传感器存在，就需要控制者有更强大的处理能力来应对复杂的操作环境。对于像小编一样手残的人，很有可能在使用无人机时出现各种危险。为此机器人专家们已经提出了各种创造性的解决方案。有身体控制，面部控制，甚至大脑控制，所有这些都提供了更为方便的控制方式。对于人类而言这也是最为直观的控制方式，但是这些控制系统都是极其复杂的。

此次，宾夕法尼亚大学，美国陆军研究实验室和纽约大学的机器人专家们设计的控制系统只需要一副轻量级的凝视跟踪眼镜就可以了。仅需要一个小型计算单元，一架小型无人机便可以飞向任何你看的到地方。

绿点为人的视点

独立的控制系统

虽然我们之前已经看过凝视控制的无人机，但这里的控制系统是独立的，并且不依赖于外部传感器，外部传感器需要使控制系统（眼镜）与用户相关而不是无人机相关。例如，当你用一个传统的遥控器控制一架无人机时，那就是无人机相对与你的遥控器相关：你告诉无人机向左走，它向左走，但是你把遥控器反过来拿，那可就完全反过来了。而控制系统（眼镜）与用户相关：你告诉无人机向左，无人机就向左走，即使你是倒立控制它。

这就要求控制系统在用户相对控制时能够考虑用户的位置和方向，以便无人机在收到“向左”命令时移动到用户的左侧。为了使其正常工作，控制系统必须很好地了解无人机的位置和方向，以及控制器（你）的位置和方向，这是过去所有的外部定位系统必须存在的原因。因此，诀窍是能够相对于用户本地化无人机，而无需投资运动捕捉系统，甚至依靠GPS。

控制系统的实现

实现这一目标取决于一些特殊的硬件。

一副Tobii Pro Glasses 2

这副眼镜是一个重量轻，无创性，耐磨眼睛跟踪系统，该系统还包括IMU和HD照相机。这些眼镜没有大量的处理能力，因此它们可以连接便携式NVIDIA Jetson TX2 CPU和GPU。

打开眼镜，用户只需要看看无人机，眼镜上的摄像头就会使用深度神经网络检测到它，然后根据它的表观大小来计算它的距离。除了来自IMU的头部方向数据（以及来自摄像机的一些额外帮助），系统可以估计无人机相对于用户的位置。

图中的红框表示识别到的无人机，绿点为人的视点

这一步实际上是最为困难的一步，因为你的眼睛正在转向空间中的3D点，而不是2D点。根据研究人员的说法：“为了计算3D导航航点，我们使用眼镜提供的2D凝视坐标来计算来自眼镜的指向矢量，然后在预定义的安全区域内随机选择航点深度。理想情况下，3D导航航路点将直接来自眼睛跟踪眼镜，但我们在实验中发现，眼镜报告的深度成分太嘈杂而无法有效使用。在未来，我们希望进一步调查此问题，以便为用户提供更深入的控制。”

研究人员也希望在未来根据瞳孔跟踪数据来获取人眼视点的深度信息，但是瞳孔变化的细小差异实在难以分辨，所以这仅仅停留在设想阶段。

未来的目标

研究人员希望最终，他们的系统能够让无人机经验非常少的人能够安全有效地驾驶无人驾驶飞机，因为在某些情况下，寻找专用的无人驾驶飞行员可能并不现实。

在未来它甚至可以用来让一个人同时控制一堆不同的无人机。添加其他交互模式（视觉，声音，手势）可以增加功能或者甚至可以处理深度问题。尤其是对于行动不便的人，这是一套理想的系统。

还有一点

在小编看来，这项技术如果在未来能够和VR技术相融合，无人机的操控者就可以获得更为真实的飞行体验，同时获得更为真实的无人机视角。

 Humanoids 2018

由IEEE（国际电子和电气工程师协会）机器人与自动化学会主办，北京理工大学等单位承办的2018年IEEE-RAS仿人机器人国际学术会议（ Humanoids 2018）将于2018年11月6日至9日在北京友谊宾馆举行。大会主席由黄强教授、戴斌教授共同担任。

现已全面开启企业赞助和招展通道，强烈推荐机器人、科研仪器等与高校合作有关的企业参展。

联系人：堂博士 13810423387（同微信）

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IEEE-RAS仿人机器人国际会议是仿人机器人领域最权威、最有影响力的国际学术会议，从2000年开始在全球各国巡回举办，目前已成功举办了17届，会议涉及的信息具有极高的前瞻性和应用价值。2018年IEEE-RAS仿人机器人国际会议首次在中国举行。