【老金沙js55官网】交大学子团队达成用理念和手势协同调整无人驾驶飞机
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8月23日,首届中国研究生未来飞行器创新大赛在西北工业大学举行。我校学生团队参赛作品“灵魂出窍:基于意念-手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器设计”在66件入围作品中脱颖而出,荣获一等奖。

凭借一个脑电传感器、一个臂环、一副虚拟现实眼镜、一架六轴飞行器以及搭载的云台和同步摄像头等,复旦大学学生团队成功完成“灵魂出窍:基于意念—手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器”,并摘得首届中国研究生未来飞行器创新大赛一等奖。这款无人机通过无线网络与控制者“相连”,依靠电信号控制驱动。使用者佩戴腕带,用于检测手臂各项动作时产生的不同肌肉电,飞机随之完成不同动作。如通过手势朝“左”使飞行器向左飞行,手势朝“右”使飞行器向右飞行,“五指伸开”使飞行器向前飞行,“握拳”使飞行器向后飞行。使用者头部佩戴的脑电传感器负责采集脑部活动时前额测得的生物电信号,当使用者集中精力思考一件事时,信号渐强达到一定阈值,受电信号控制的无人机上升;反之,当使用者放空时,电信号减弱到一定值,无人机下降。比赛时的操控者、团队负责人傅军介绍,将同步摄像头安装在飞行器底部,拍摄三维立体影像,通过虚拟现实(VR)眼镜将三维影像实时投射到眼前,佩戴者可体验全三维再现环境。佩戴者仿佛能“灵魂出窍”——人虽站在地面,依然能通过自己的思维活动和手势指挥,与无人机共享“眼睛”。这看似异想天开的发明,背后有着科学理论基础。傅军介绍:“人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成。神经相互作用时,脑电波模式就表现为思维状态。每当神经活动时都会产生轻微的放电,放出的电通过脑电波技术——医学上称为脑电图——就可以测量得到。不同的神经活动会产生不同的脑波模式,例如沉睡中的人大脑中会产生大量的delta波,而当一个处于警觉和清醒状态的人集中思考一件事时,大脑就会产生大量的beta波。”指导老师、复旦大学力学与工程科学系系主任艾剑良表示研究并未到此结束,在无人机的旋翼起降、固定翼平飞、抛飞稳定,甚至人工智能方向上的研究仍然大有可为。· 相关阅读读懂无人机江湖:未来十年全球市场规模达673亿美元五大无人机厂商核心技术大盘点

在好莱坞科幻大片《阿凡达》《钢铁侠》里,当普通的人类穿上一套神奇的甲胄后,人脑立刻与超级机器相通,可上天入地且无坚不摧。近日,在西安举办的首届中国研究生未来飞行器创新大赛上,好莱坞的科幻变成了现实由复旦大学研究生组成的一支团队,设计了一款灵魂出窍:基于意念手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器设计,人体感观可以借助无人机飞越天空。该作品获得大赛一等奖。

第一届“中国研究生未来飞行器创新大赛”由教育部学位与研究生教育发展中心、中国科协青少年科技中心、国际宇航联合会、中国宇航学会、中国航空学会主办,欧盟QB50立方星低热层大气探测委员会、中国无线电协会业余无线电管理委员会联合主办,西北工业大学承办。本次大赛作为2015年“全国研究生创新实践系列活动”的六大主题赛事之一,以“创新改变未来”为竞赛宗旨,以微小卫星为主题,围绕未来飞行器技术与创新,致力于提高广大研究生在航空航天领域科研创新的能力、理论联系实际的能力和解决工程实际问题的能力,为业界发掘培养复合型、高素质拔尖创新人才提供优秀平台。

目前市面上大多数无人机仍是利用传统手持遥控器进行操作,而复旦学生团队研制的灵魂出窍最神奇之处就在于控制它的竟是人的脑电波,于是,无人机与人体合一。

初赛报名作品共计210余件,来自全国70多个单位。经专业评审环节,有66件作品入围全国总决赛,涉及研究生培养单位24家。之后再通过现场答辩及实物演示环节,由专家委员会和组委会审定,最终确定22件获奖作品。其中一等奖7项,二等奖15项。

这套飞行装置使得操作者只需要戴上眼镜想一想或者手一挥,就能像鸟儿一样采用全新的角度去探索一些平常难以看到的地方,同时也可以给不方便活动的残障人士提供一种全新的方式来认识世界。学生团队成员之一崔雪扬在项目报告书里描述的这套飞行装置,包括一个MindWaveMobile脑电耳机、一个Myo臂环、一副虚拟现实(VR)眼镜、一架六轴飞行器以及搭载的云台和同步摄像头。

日前,获奖团队成员傅军、常玉虎、崔雪扬、吴加正、朱家成和他们的指导老师力学与工程科学系系主任艾剑良教授,一起讲述了这件未来感十足的作品背后的故事。

将同步摄像头安装在飞行器底部,拍摄飞行器视角下的三维立体影像,通过虚拟现实(VR)眼镜将三维影像实时投射到眼前,佩戴者即可体验全三维再现环境。同时用户佩戴非侵入式脑电传感器和可以读取佩戴者前臂肌肉运动的腕带,通过集中精力来控制飞行器的上升,放松状态控制飞行器的下降,通过手势左使飞行器向左飞行,手势右使飞行器向右飞行,手势五指伸开使飞行器向前飞行,手势握拳使飞行器向后飞行。通过头部俯仰和左右转动控制摄像头的倾斜角度。

饭桌上聊出来的团队,开脑洞想出来的点子

如此,佩戴者仿佛能灵魂出窍人虽站在地面眼睛却飞上了天空,通过自己的思维活动和手势指挥,亲眼看到了无人机在空中的广阔视野。

得知“中国研究生未来飞行器创新大赛”的消息时,力学系飞行器设计与工程专业研二学生傅军立即想到了当下大热的无人机。虽然当前无人机已经在航拍领域大显身手,但在傅军看来,无人机的领域不止于此,还可以做文章。此时距离初赛时间只有一个多月了,想要参赛,首要任务是组建团队。

这看似科幻的背后却有着坚实的科学理论基础。人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的。神经相互作用时,脑电波模式就表现为思维状态。每当神经活动时都会产生轻微的放电,放出的电通过脑电波技术医学上称为脑电图就可以测量得到。不同的神经活动会产生不同的脑波模式,例如沉睡中的人大脑中会产生大量的delta波,而当一个处于警觉和清醒状态的人集中思考一件事时,大脑就会产生大量的beta波。我们的设计就是通过集中精力来控制飞行器上升,放松精神来控制飞行器下降。复旦团队负责人傅军介绍。

说起团队的成立,队里唯一的女生崔雪扬笑说到:其实“来源于一次机缘巧合的吃饭,各自的专业上有飞行器设计、理论计算和计算机软件,恰好形成优势互补”。傅军是飞行器设计专业硕士研究生;崔雪扬和吴加正同为流体力学专业,一硕一博;朱家成在团队里年纪最小,却有着丰富的飞行器设计制作经验;计算机系的常玉虎看似是力学的“外行”,但在大三就开始对飞行器感兴趣。这样一来,团队里每个人都各有所长,有人亲手制作过无人机,有人喜欢开发软件写代码,还有人擅长文字写作,不过大家都有一个共同特点:擅长“开脑洞”。

组队后的第一次头脑风暴中,他们发现目前市面上大多数无人机仍是利用传统手持遥控器进行操作。但手持遥控器占用了双手,使得无人机仍然只能是个“大玩具”,而不能成为人类的科技助手。人类科技产品的进步趋势是越来越简约,越来越便捷。他们相信随着技术的发展,未来的无人机的操作绝对不是现在这个样子。那会是什么样子呢?“于是我们就说开下脑洞吧!”傅军说,“常玉虎突然想到‘为什么不能用脑电波来控制飞机呢?’”这个“脑洞大开”的想法一致得到大家的认可。经过之后的反复讨论和推敲,最终一个通过脑电波与手势协同控制、镜头跟随头部运动并能虚拟还原空中视角的无人机系统的设想就此成型了。

未来感十足的无人机操作装置:从设计到成品,全程自己动手

“这套飞行装置使得我们只需要带上眼镜想一想或者手一挥,就能像鸟儿一样采用全新的角度去探索一些平常难以看到的地方,同时也可以给不方便活动的残障人士提供一种全新的方式来认识世界。”崔雪扬在项目报告书里描述的这套飞行装置包括一个MindWave Mobile脑电耳机、一个Myo臂环、一副虚拟现实(VR)眼镜、一架六轴飞行器以及搭载的云台和同步摄像头。

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