一种新的计算机芯片naven比一枚美国硬币还小，可以帮助微型无人机在飞行中导航。(来源:麻省理工学院)
麻省理工学院的研究人员在2017年设计了一种名为“导航”的微型计算机芯片，以帮助蜜蜂大小的无人机导航，现在他们在尺寸和功耗上进一步缩小了芯片的设计。Navion它的体积只有20平方毫米，耗电量只有24毫瓦。然而，naveen芯片仍然能够以每秒171帧的速度处理实时摄像机图像，以及惯性测量，这两种测量都可以用来确定它在太空中的位置。
研究人员表示，可以将导航系统集成到纳米无人机中，以帮助它们导航，特别是在无法获得GPS数据的偏远或无法进入的地方。这种芯片设计也可以在任何小型机器人或设备上运行，这些机器人或设备需要在有限的电源供应下长时间导航。
“我可以想象这个芯片应用到低能机器人,像扑翼汽车只有指甲盖大小的,或轻于空气的车辆和气象气球一样,去了好几个月的一个电池,“团队位联席Karaman Sertac说信息与决策系统实验室的成员和研究所数据,系统,和麻省理工学院的社会。“或者想象一下，医疗设备就像你吞下的一片小药片，可以用很少的电池以智能的方式导航，从而不会在你体内过热。我们正在制造的芯片可以帮助解决所有这些问题。”
国家是一块灵活的芯片
在过去的几年里，多个研究小组已经设计出了小到可以放进手掌的微型无人机。科学家们设想，这种微型汽车可以四处飞行，给你周围的环境拍照，就像蚊子大小的摄影师或调查员一样，然后降落在你的手掌上，在那里它们可以很容易地储存起来。
但是手掌大小的无人机只能携带这么多的电池能量，其中大部分都是用来让它的发动机飞行的，留给其他重要操作的能量非常少，比如导航，特别是状态估计，或者机器人确定自己在太空中的位置的能力。
卡拉曼说:“在传统的机器人技术中，我们采用现有的现成计算机，并在上面执行[状态估计]算法，因为我们通常不需要担心功耗。”“但在每一个需要我们小型化低功耗应用程序的项目中，我们现在必须考虑以一种非常不同的方式编程的挑战。”
在他们之前的工作中，Sze和Karaman开始通过在单个芯片中结合算法和硬件来解决这些问题。他们最初的设计是在现场可编程门阵列(FPGA)上实现的，这是一种可以配置到给定应用程序的商业硬件平台。该芯片能够使用2瓦的功率进行状态估计，相比之下，更大的标准无人机通常需要10到30瓦的功率来完成同样的任务。尽管如此，这种芯片的功耗还是超过了微型无人机通常可以携带的总功率，研究人员估计后者约为100毫瓦。
在世界上运行Navion
为了降低naveen的功耗，该团队提出了一个设计，以最小化在任何给定时间存储在芯片上的数据量——以相机图像和惯性测量的形式。该设计还优化了数据在芯片上流动的方式。
麻省理工学院电子工程与计算机科学系(EECS)副教授Vivienne Sze说:“任何我们原本会暂时存储在芯片上的图像，实际上都经过了压缩，因此所需内存更少。”
该团队还减少了不必要的操作，比如计算零，结果是零。研究人员找到了一种方法，可以跳过数据中包含任何零的计算步骤。Sze说:“这使得我们不必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，从而减少芯片的尺寸和功率，并提高芯片的处理速度。”
通过他们的设计，该团队能够将Navion的内存从之前的2兆字节减少到0.8兆字节。该团队在之前收集的数据集上测试了芯片，这些数据集是由无人机在多个环境中飞行生成的，比如办公室和仓库类型的空间。
“虽然我们为低功耗和高速处理定制了芯片，但我们也使它足够灵活，以便它能适应这些不同的环境，以额外节省能源，”Sze说。“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。
通过这些测试，研究人员发现他们能够将Navion的功耗从2瓦降至24毫瓦，这足以使芯片以171帧/秒的速度处理图像——这个速度甚至比数据集预测的还要快。
该团队计划通过在一辆微型赛车上实现naven来展示其设计。当屏幕上显示机载摄像机的实时视频时，研究人员还希望显示芯片实时确定其在太空中的位置，以及执行这项任务所使用的电量。最终，该团队计划在一架真正的无人机上测试芯片，最终是在一架微型无人机上。
了下:机器人的报告
告诉我们你的想法!