复旦大学成功实现用脑电波和手势控制无人机

在航拍领域大显身手的无人机当下“大热”,而复旦大学学生团队设计的“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”,实现以脑电波和手 势系统控制无人机,则让人对未来充满更多幻想。复旦大学16日披露,“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”在首届中国研究 生未来飞行器创新大赛中脱颖而出,拔得头筹。

佩戴相关装备者仿佛能“灵魂出窍”——人虽在地面,眼睛却“飞”上了天空,通过自己思维活动:集中精力、放松状态以及手势指挥,就能够“亲眼”看到空中翱翔的飞机的广阔视野。

据知,这项大赛由中国科协青少年科技中心、国际宇航联合会、中国宇航学会、中国航空学会等主办,欧盟QB50立方星低热层大气探测委员会等亦为联合主办方。大赛以“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,致力于提高研究生在航空航天领域科研创新的能力、解决工程实际问题的能力等,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。

复旦大学设计团队成员包括来自飞行器设计专业、流体力学专业、理论计算和计算机软件专业的硕士研究生,其指导老师为复旦大学力学与工程科学系系主任艾剑良。16日,他们对记者讲述了这件未来感十足的作品背后的故事。

团队方面介绍,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,这使得无人机仍停留在“大玩具”层面,距离成为人类的科技助手仍有路程。团队成员头脑风暴产生了以脑电波控制飞机的想法。经过反复讨论和推敲,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终于成型。

复旦大学成功实现用脑电波和手势控制无人机

复旦大学成功实现用脑电波和手势控制无人机

全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。团队成员崔雪扬介绍:“这套飞行装置使我们只需戴上眼镜,想一想或者手一挥,就能获得全新角度去,探索哪些平常难以看到的地方。这种设计也可为行动不便的残障人士提供了解世界的全新方式。”

“意念-手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器”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。好比时下流行的科幻小说《三体》中所写的游戏装备,佩戴了非侵入式脑电传感器、可以读取佩戴者前臂肌肉运动的腕带后,用户就可通过“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,通过向左、向右挥手指挥飞行器,手势“五指伸开”则指示飞行器向前飞,“握拳”意味着飞行器要向后飞。此外,通过头部俯仰和左右转动控可以调整制摄像头的倾斜角度。

这项看似科幻而有趣的飞行背后有着坚实的科学理论基矗傅军告诉记者,“每当神经活动时,人脑都会产生轻微放电,不同的神经活动会产生不同的脑波模式,比如,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不同神经活动释放脑电波来控制飞行器。”

谈起对未来的展望,艾剑良表示研究并未到此终止,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大有可为。艾剑良告诉记者,“脑电波这块还可以深化!”作为团队负责人,傅军也表示,他们会继续深入开展无人机研究,争取做到产学研结合,因为科技与行业应用的结合才能给无人机技术带来真正能够“展翅翱翔”的领空。

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