在浙里,像“钢铁侠”一样穿越飞行……

  “嘭”的一声,香槟四溢,实验室里欢声笑语。浙江大学湖州研究院集群机器人自主导航研究中心的研究生们正在共同庆贺科研途中又一次新的突破。“一项成果开一瓶香槟”,成为了同学们彼此勉励、再攀高峰的小小仪式感,让平淡的科研生活满怀期待。这次大家为之雀跃的主角是研究院的“钢铁侠”——博士研究生汪哲培。

  日前,集群机器人自主导航研究中心FAST实验室关于多旋翼空中机器人运动规划的研究工作“Geometrically Constrained Trajectory Optimization for Multicopters”被机器人领域顶级期刊IEEE Transactions on Robotics (TRO)录用,我院联合培养博士生汪哲培为文章第一作者(导师:高飞、许超)。该工作致力于提升多旋翼空中机器人的自主导航能力,极大地提高了其轨迹规划的求解质量、计算实时性和多任务适配性。在实际应用中,多旋翼空中机器人受到尺寸、算力、重量和功率等各方面因素的限制,难以完成对大规模复杂规划问题的在线求解。为解决这个问题,该工作提出了将轨迹在时间和空间域上降维参数化的方法以及适配各种需求的轨迹优化框架。该工作相比于学界已有方法具有数量级上的效率和求解质量提升,并具备极高的可拓展性。两度被国际著名科技媒体IEEE Spectrum报道,同时在空中机器人的自主跟踪、极限飞行、高速导航和视觉遥操作等多种任务上被广泛应用。

  

   

  

  “我是最早一批随课题组来到浙大湖州研究院的联培生。一直以来,研究院的老师们都很给力,带领我们朝着前沿探索与技术落地的方向不断迈进。他们也为我们的科研提供了极大便利,帮我们协调和提供实验场地、实验器材以及科研生活等方方面面。”汪哲培是浙江大学优秀本科生,保送直博,从2021年开始在浙大湖州研究院进行联合培养。

  在湖州的实验室里,他度过了一个个不眠之夜,研究着一个个有趣且有用的科学问题,有失败的不甘也有成功的喜悦。他自豪地说,庆幸自己能在研究院安静做学术,潜心搞科研,让创新成果在重要项目中应用和落地,切实解决工程中的实际难题,用智慧与汗水“把论文写在了祖国的大地上”。这样奇妙的经历,让他真正感受到理论联系实际的幸福感和成就感,自己和同伴们奋斗取得的科研成果被Science、IEEE Spectrum等国际著名科技媒体、学术顶刊和顶会收录,不仅在求知欲上得到了极大满足,同时也倍增信心以更加不凡的成果为研究院开启更多的“香槟”!

  汪哲培的主要研究领域为空中机器人自主导航和运动规划,研究兴趣包括多旋翼空中机器人全状态在线轨迹优化、空中机器人全自主导航、分布式多机运动规划、计算最优控制和离散与计算几何等。目前已在TRO/SR/RAL/ICRA/IROS/TNNLS等机器人领域顶级学术会议和期刊上录用或发表论文十余篇。曾作为技术领队获得国际空中机器人大赛(IARC) 2017年度冠军和2018年度亚太/北美赛区任务总冠军,实现浙江大学在该赛事上的三连冠。

  『该工作支持的多旋翼导航规划任务』

   

  他所在的集群机器人自主导航研究中心是面向国际技术前沿、实际应用技术瓶颈等方面,对自主无人系统所涉及相关智能技术的重大需求,依托浙江大学工业控制技术国家重点实验室,立足于浙江大学湖州研究院良好的政策环境和人才平台,借助于自主空中机器人及其集群的内在优势,围绕自主导航感知单元、室内外自主空中机器人等集成系统的开发,开展自主空中机器人及集群的感知、导航、规划、控制等关键技术的研究,努力打造国际最顶尖的空中机器人团队。

  

  在研究院里,还有许多像汪哲培这样优秀的年轻人,他们在科研的道路上志存高远,勇敢攀登,用奋斗点亮未来,用激情成就梦想,扎根湖州探索智能技术最前沿。目前研究院建设了多个研究生教育培养基地,已吸收非全过程培养博士研究生30余人,硕士研究生60余人;除来自浙江大学的优秀学子外,先后还有访学生来自牛津大学、剑桥大学、康乃尔大学、宾夕法尼亚大学、香港大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学等国内外名校。一直以来,研究院致力于深耕学生成长沃土,培养顶尖创新人才,提升产研融合卓越研究生培养能力,打造一个能让年轻人逐梦圆梦的大舞台。

  【注】IEEE TRO (IEEE Transactions on Robotics)是机器人学领域的顶级期刊,其平均每年的发文量仅100篇左右,涵盖了同时定位与建图、运动规划和运动控制等机器人自主导航中的重要研究方向。TRO要求论文在理论上和工程效果上同时推动机器人学的发展,在定位与规划方面多个里程碑工作都发表在该期刊上。