得益于MIT未来的无人机可能只有指甲盖大小.doc

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1、得益于MIT未来的无人机可能只有指甲盖大小　　麻省理工学院电气工程与计算机科学系的研究团队设计出只有20平方毫米的微型计算机芯片，可以实时处理惯性和相机图像，它们是无人机飞行的两个关键部份。　　据VentureBeat报道，得益于麻省理工学院(MIT)的研究，未来的无人机可能只有指甲盖大小。　　去年，麻省理工学院的研究人员设计出一种微型计算机芯片，专为蜜蜂大小的无人机导航。如今，该芯片设计在尺寸和功耗上都进一步缩小，处理速度进一步提高。该升级版芯片被命名为Navion，只有20平方毫米大小，仅仅消耗24毫瓦电能，约等于灯泡供电所需能量的千

2、分之一。　　　　Navion可以集成到指甲一样小的无人机中，仅靠一个电池便能够工作几个月。　　利用微量的功率，该芯片能够以高达每秒171帧的速度处理实时相机图像以及惯性测量，这两种方法都可以用来确定它在空中的位置，这比大疆精灵3的图像处理速度快5.7倍。　　研究人员说，该芯片可以集成到指甲大小的“nanodrones”中，在远程或难以进入的地方，全球定位卫星数据不可用的时候帮助导航。　　该小组由麻省理工学院电气工程与计算机科学系（EECS）副教授VivienneSze和1948级航空航天学职业发展副教授SertacKaraman共同领导，

3、从头开始构建一个完全定制的芯片，重点是减少功耗和尺寸，同时提高处理速度。　　　　这并不是该团队参加的第一场微型芯片竞赛。去年，该团队使用现场可编程门阵列(FPGA)开发了一种无人机控制芯片，该芯片能够使用2瓦的功率执行状态估计，而较大的标准无人机通常需要10至30瓦来执行相同的任务。尽管如此，该芯片的功耗仍然高于微型无人机通常能够承载的功耗总量，研究人员估计其功耗约为100毫瓦。　　SertacKaraman表示;“在传统的机器人技术中，我们使用现现成计算机，并在它们上面部署(状态估计)算法，因为我们通常不必担心功耗。但在每一个需要我们缩

4、小低功耗应用的项目中，我们必须以一种截然不同的方式考虑编程面临的挑战。”　　为了进一步缩小芯片尺寸和功耗，该团队决定从头开始开发芯片，而不是重新配置现有设计。他们找到了一种方法，可以将任何时间存储在内存中的数据量最小化，将芯片的功耗降低到24毫瓦，并将其内存大小从之前的2MB降低到0.8MB。该团队在先前收集的无人机产生的数据集上对芯片进行测试，这些无人机在多种环境中飞行，如办公室和仓库式空间。　　　　麻省理工学院研究人员设计的微型无人机芯片Navion　　“任何我们暂时存储在芯片上的图像，实际上都是压缩的，所以它需要更少的内存，”麻省理

5、工学院电子研究实验室的成员Sze说。该团队还减少了无关的操作，例如计算零点，这会导致零点。研究人员找到了一种方法来跳过涉及数据中任何零的计算步骤。“这让我们避免了必须处理和存储所有这些零，因此我们可以减少大量不必要的存储和计算周期，从而降低芯片尺寸和功耗，并提高芯片的处理速度。”　　Sze说，“虽然我们为低功耗和高速处理的特性定制了芯片，但我们也使其具有足够的灵活性，以便它能够适应这些不同的环境，进一步节约能源，关键是在灵活性和效率之间找到平衡。”该芯片还可以重新配置，以支持不同的摄像机和惯性测量单元（IMU）传感器。　　但是，这种芯片目

6、前还不适合小型无人机使用。该团队的概念验证将是一辆小型赛车，该车配有车载摄像头，可以实时播放视频。接下来，它计划把它打造成真正的无人机。　　Karaman表示：“我可以想象把这个芯片应用到低能耗机器人上，比如指甲大小的机翼飞行器，或者像气象气球这样的比空气轻的飞行器，它们需要使用电池才能运行数月。这种芯片也可用于医疗设备中，比如你吞下的小药丸，它使用非常小的电池以智能方式导航，这样它就不会在你的身体里过热。我们正在打造的芯片可以帮助解决所有这些问题。”　　在过去的几年中，多个研究小组设计出的小型无人机足够小，可以放在手掌中。科学家们设想，

7、这样的小型车辆可以四处飞行，并拍摄周围环境的照片，例如蚊子大小的摄影师或测量员，然后降落在手掌中，然后轻松存放。　　但是，一架手掌大小的无人机只能携带不多的电池能量，其中大部分是用来为它的马达提供的的，几乎没有为其他基本操作提供能量，比如导航，特别是状态评估，或者能够确定它在空中的位置。　　有了这种芯片，更智能、更小、运行时间更长的无人机可能即将问世。去年，研究人员设计了一种小到足以驱动“纳米无人机”或其他蜜蜂大小的无人机的计算机芯片。今年的版本更小更强大。　　微型无人机可以使用这种芯片来帮助导航，特别是在偏远或无法进入的地方。需要长时间

8、运行的小型机器人或设备也可以从这种芯片的节能特性中获益。　　研究人员本周将在VLSI技术和电路研讨会上展示这种芯片，这是一个世界顶尖技术专家交流想法的会议。