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尊龙官方|魔兽贴吧27|苍穹智驭探无界 匠心独运绘天机 ——记香港大学机械工程系

分类:安装保养 2026-03-02 12:37:10 来源:尊龙凯时·中国官方网站洁具有限公司

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  然而ღ★★ღ,在复杂环境下的自主导航ღ★★ღ、拒止场景中的精准定位ღ★★ღ、高机动飞行的安全控制等方面仍存在诸多挑战ღ★★ღ。香港大学机械工程系长聘副教授张富ღ★★ღ,以其“自主无人机与多模态定位建图”为核心研究方向ღ★★ღ,致力于利用激光雷达全方位地提升无人机的规划ღ★★ღ、定位和建图性能ღ★★ღ,为无人机更广阔的实用化构建深厚的技术基础ღ★★ღ,为国家未来的低空经济产业蓝图添上重要一笔ღ★★ღ。

  2007年ღ★★ღ,张富来到中国科学技术大学ღ★★ღ,在自动化系的学习中打下了坚实的数理基础ღ★★ღ。‌2011年ღ★★ღ,张富远赴美国加利福尼亚大学伯克利分校求学ღ★★ღ,在导师的指导下ღ★★ღ,专业水平不断提升ღ★★ღ,科研能力也不短成长ღ★★ღ。他深谙“工欲善其事ღ★★ღ,必先利其器”之理ღ★★ღ,聚焦于控制理论和控制工程ღ★★ღ,从基础理论到系统设计逐一突破ღ★★ღ,最终顺利获得控制专业博士学位ღ★★ღ。也是在博士期间ღ★★ღ,他开始接触到了无人机ღ★★ღ。

  2014年ღ★★ღ,张富结束博士学业回国后ღ★★ღ,直接进入香港科技大学电子与计算机工程学系ღ★★ღ,跟随机器人与自动化领域著名专家李泽湘教授ღ★★ღ,并在其创办的自动化技术中心和机器人研究所担任助理教授ღ★★ღ,负责垂直起降无人机项目ღ★★ღ。李泽湘教授开辟与发展了机器人在非完整约束环境下的运动规划这一重要学术领域ღ★★ღ,深圳市大疆创新科技有限公司ღ★★ღ、东莞市李群自动化技术有限公司等享有盛名的企业皆由其学生创立ღ★★ღ。

  张富表示ღ★★ღ,无人机和自动化控制有一些相通之处ღ★★ღ,不过还是需要学习很多新东西ღ★★ღ,他开始从零学习无人机工作原理ღ★★ღ,从电机到螺旋桨再到驱动ღ★★ღ,逐渐成为一名独当一面的科研学者ღ★★ღ。2018年8月ღ★★ღ,他开始担任香港大学机械工程系助理教授ღ★★ღ,并且组建了自己的研究团队——火星实验室ღ★★ღ,主要开展两个方向的研究ღ★★ღ,一是无人机ღ★★ღ,包括设计ღ★★ღ、导航ღ★★ღ、规划ღ★★ღ、控制等;二是基于激光雷达的定位和建图算法研究ღ★★ღ。

  随着激光雷达行业快速发展ღ★★ღ,他敏锐的目光察觉到激光雷达传感器未来将会成为无人机乃至整个机器人领域非常重要的传感器ღ★★ღ,因为相比其他传感器ღ★★ღ,激光雷达可以快速获取周围物体精确位置信息ღ★★ღ,并实时重建3D世界ღ★★ღ,相当于机器人的“眼睛”ღ★★ღ。

  2019年ღ★★ღ,张富带领团队开始研究激光雷达传感器ღ★★ღ,尤其是激光雷达SLAM系统ღ★★ღ。视觉和激光雷达SLAM各自存在局限性ღ★★ღ,而FAST-LIVO系统是整合了激光雷达-惯性(LIO)和视觉-惯性(VIO)的里程计系统ღ★★ღ,但要实现高效准确的激光雷达-惯性-视觉里程计(LIVO)和建图仍面临四大挑战ღ★★ღ:一是需高效处理海量激光雷达点云和高分辨率图像数据;二是现有系统依赖特征提取ღ★★ღ,在弱纹理环境中效果不佳且需大量调参;三是缺乏统一地图管理异构传感器数据;四是需实现像素级精度的姿态估计ღ★★ღ,对硬件同步和校准要求极高ღ★★ღ。

  2021年ღ★★ღ,张富团队推出FAST-LIVO2系统ღ★★ღ,采用误差状态迭代卡尔曼滤波器(ESIKF)的紧耦合框架高效融合激光雷达ღ★★ღ、图像和IMU数据ღ★★ღ。系统创新性地利用单一体素地图ღ★★ღ:激光雷达更新时直接配准原始点云构建几何结构;视觉更新时复用激光雷达点作为视觉特征ღ★★ღ,避免传统特征提取流程ღ★★ღ。为提高精度ღ★★ღ,系统动态更新参考图像块并利用激光雷达平面先验;为提升效率ღ★★ღ,基于激光雷达点智能选择可见特征点ღ★★ღ,并支持按需体素射线投射ღ★★ღ。此外ღ★★ღ,系统还能实时估计曝光时间以适应光照变化ღ★★ღ。他们这一设计显著提升了系统的计算效率和环境适应性ღ★★ღ。

  张富的科研成果绝非“纸上谈兵”ღ★★ღ,而是直指国家战略与民生需求ღ★★ღ,他作为负责人承担香港通用研究基金多项ღ★★ღ,并与华为云ღ★★ღ、大疆创新ღ★★ღ、中国电子科技集团公司等知名企业均有研究合作ღ★★ღ,推动科研成果从实验室走向产业一线ღ★★ღ,应用于实际中ღ★★ღ,产生了良好效益ღ★★ღ,真正实现了“研以致用”尊龙官方ღ★★ღ。

  2023年ღ★★ღ,张富和团队成功设计研发了一种利用动力飞行而不需要驱动雷达传感的无人机ღ★★ღ,名为“脉冲星”(PULSAR)ღ★★ღ。其具备感知及建图等多种功能ღ★★ღ,就像是把科幻电影《普罗米修斯》中ღ★★ღ,人类利用自旋探测器实时构建洞穴的三维地图的场景成为现实ღ★★ღ。之所以将其命名为“脉冲星”ღ★★ღ,张富介绍是因为它的自旋运动和激光雷达光束的扫描模式ღ★★ღ,与天文学上的脉冲星在直觉上十分相似ღ★★ღ。

  “脉冲星”配备了微型机载计算机和激光雷达ღ★★ღ,实现了完全自主的感知ღ★★ღ、建图ღ★★ღ、规划和控制ღ★★ღ,无论在室内还是室外环境都不需要外部设备辅助ღ★★ღ,它的单执行器用于驱动无斜盘机构ღ★★ღ,可以同时产生推力和力矩ღ★★ღ。通过在环境探索和多方向动态避障方面的实验ღ★★ღ,显示其可以在不依赖任何外部设备辅助的情况下ღ★★ღ,在未知环境中执行自主导航并且实时探测环境中的静态和动态障碍物ღ★★ღ。

  “脉冲星”还可以在夜间进行全自动导航ღ★★ღ,航行性能不受光照条件的影响ღ★★ღ。此外ღ★★ღ,它能应对外部风扰ღ★★ღ。在最大风速每秒4.5米的风扰下ღ★★ღ,“脉冲星”仍能够维持悬停位置于一个小范围内ღ★★ღ。这些特性使飞行器在野外环境中更加安全及稳定ღ★★ღ。

  除了上述能力外ღ★★ღ,“脉冲星”与具有相同桨叶面积和载荷的四旋翼无人机相比魔兽贴吧27ღ★★ღ,它能够节省26.7%的能量消耗ღ★★ღ,同时保持良好的灵活性ღ★★ღ。由于使用了单执行器ღ★★ღ,脉冲星的动力系统具备了更高的能量转化效率ღ★★ღ,使整体效率达到了6.65克每瓦ღ★★ღ。仅凭借直径只有37.6厘米的螺旋桨和容量为41瓦时的小容量电池ღ★★ღ,这个重量为1200余克的无人机实现了超过12分钟的悬停时间ღ★★ღ。如果卸下激光雷达并安装更大的桨叶和电池ღ★★ღ,“脉冲星”的悬停时间更能超过40分钟ღ★★ღ,未来将在搜索救援ღ★★ღ、洞穴勘测和建筑绘制等领域中发挥日益重要的作用ღ★★ღ。

  在教育方面ღ★★ღ,张富亦收获颇丰ღ★★ღ,他承担本科生ღ★★ღ、授课型研究生课程多项ღ★★ღ,教学效果良好ღ★★ღ,受到学生广泛好评ღ★★ღ。他主讲《自主机器人系统》课程ღ★★ღ,以“理论-仿真-实践”三维融合ღ★★ღ,被学生誉为“通往未来的钥匙”ღ★★ღ。现已培养博士毕业9名ღ★★ღ、研究型硕士毕业3名尊龙官方ღ★★ღ,毕业生除了创立有影响力的科技企业ღ★★ღ,还在国内知名高校任职ღ★★ღ、前往国外知名大学任职博士后ღ★★ღ、在国内顶尖公司任职等ღ★★ღ。他也因突出贡献屡获荣誉ღ★★ღ:包括2023年智能机器人与系统国际会议(IROS)最佳机器人机构及设计奖ღ★★ღ、T-MECH 2022年度最佳论文奖提名ღ★★ღ、IROS 2023最佳会议论文奖提名(2项)ღ★★ღ、ICRA 2023杰出导航论文奖提名等ღ★★ღ。

  未来已来ღ★★ღ,脚步不息ღ★★ღ。此前承担的多项研究基金已结题ღ★★ღ,与企业的合作研究项目也已交付ღ★★ღ。现在ღ★★ღ,张富正率团队攻关三大前沿方向ღ★★ღ:在无人机设计方面ღ★★ღ,进行单执行器尾座式无人机的研究ღ★★ღ,其是一种双模态无人机ღ★★ღ,在结构上引入了机翼ღ★★ღ,综合了多旋翼无人机的垂直起降优势以及固定翼无人机的飞行效率高ღ★★ღ、航程远优点;在无人机集群方面ღ★★ღ,推进复杂场景下的多无人机自主探索研究ღ★★ღ,充分利用多无人机的集群特性和高机动特性ღ★★ღ,针对大范围复杂场景进行分区快速建图ღ★★ღ,实现现场态势的迅速感知;在定位建图方面ღ★★ღ,研究全新的视觉-激光雷达联合建图优化方法ღ★★ღ,在大幅降低计算复杂度的前提下实现大规模场景下的全局ღ★★ღ、高效ღ★★ღ、一致ღ★★ღ、高精度彩色点云建图ღ★★ღ。

  玉兰花开乘风起ღ★★ღ,深耕科研绩蓬勃魔兽贴吧27ღ★★ღ。张富和他团队书写了中国无人机技术的壮丽诗篇ღ★★ღ。他带领团队在港大这片科创沃土上ღ★★ღ,创新研发技术ღ★★ღ,培养优秀人才ღ★★ღ,立足国家需求ღ★★ღ,建设科技强国ღ★★ღ。

  未来ღ★★ღ,他将继续以“路漫漫其修远兮ღ★★ღ,吾将上下而求索”的豪情ღ★★ღ,在自主无人机领域深耕不辍ღ★★ღ,探索研发更多不同的无人机构型ღ★★ღ。苍穹无垠ღ★★ღ,智驭不息;匠心所至ღ★★ღ,天机可绘ღ★★ღ。(文/王依)

  据北交所上市委员会公告ღ★★ღ,4月11日上午9时将召开2025年第3次审议会议ღ★★ღ,审议岷山环能高科股份公司(简称“岷山环能”)公开发行股票事项ღ★★ღ。据岷山环能招股书显示ღ★★ღ,公司拟发行股份不超过7000万股或不超过8050万股(全额行使超额配售选择权的情况下)ღ★★ღ,募集资金2.95亿元ღ★★ღ,用于用户侧电化学储能电站项目(一期)ღ★★ღ、退役动力电池梯次利用及回收项目(一期)ღ★★ღ、网络智能化城市矿山回收系统项目(一期)ღ★★ღ、材料科学与城市

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