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與鳥類能夠以驚人的速度和靈活性在未知環境中自由飛行不同，無人機通常依賴外部導航或預先規劃的路線。然而，香港大學（港大）工程學院機械工程系張富教授及其研究團隊的最新研究取得了突破性進展，使無人機和微型飛行器（MAV）能夠更貼近鳥類的飛行能力。

團隊開發新型無人機 SUPER LiDAR（Safety-Assured High-Speed Aerial Robot），能夠以超過每秒20公尺的速度飛行，並僅依靠機載感測器和運算能力避開細至2.5毫米的障礙物，例如電線或樹枝。SUPER機體輕巧，軸距僅280毫米，起飛重量為1.5公斤，展現出極高的靈活性，即使在夜間也能在茂密森林中穿梭，並巧妙地避開細小障礙物。

張教授認為，這項研究改寫了無人機領域的發展：「想像一隻『機器鳥』在森林中快速穿梭、輕鬆避開樹枝和障礙物，這就像賦予無人機鳥類的反射能力。這是自主飛行技術的重要一步，我們的系統讓MAV在複雜環境中，能夠實現高速且安全的導航。」 SUPER採用了一種輕量的3D雷射雷達（LiDAR）感測器，能夠精準掃描遠達70公尺外的障礙物並同時計算飛行路徑，規劃兩條不同基準的路徑：一條通過探索未知空間來提升速度，另一條則保持在已知的無障礙區域以確保安全。

系統透過直接把LIDAR資料上傳雲端處理，大幅縮短了運算時間，即使在高速飛行中也能快速作出決策。該技術已在多個實際場景中進行測試，包括古代遺址的自主探索，並在室內和室外環境中均展現出流暢的導航能力。

該研究論文的第一作者任雲帆先生表示：「SUPER的感光能力不受各種光照條件（包括夜間）限制，即使在暗黑並狹窄空間中，仍可靈巧地飛行，為搜索和救援等應用開闢了新的可能性。在這些任務中，每一秒都至關重要。」

研究團隊預計，這項創新技術將廣泛應用於速遞配送、電力線檢查、森林監測、自主探索和地圖繪製等領域。和現有無人機相比，配備SUPER技術的無人機在搜救任務中可以無分晝夜地穿越倒塌的建築物或茂密的森林，並能更有效地定位倖存者、評估災區危險程度及運送救災物資。

研究成果已發表在《科學·機器人學》（Science Robotics）上，文章標題為“Safety-assured high-speed navigation for MAVs”。
文章連結：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ado6187
實驗演示：https://youtu.be/GPHuzG0ANmI?si=hfIFcMye0XX708OX

關於張富教授
張富教授為港大工程學院機械工程系副教授，並兼任港大機電一體化和機械人系統實驗室（MaRS LAB）實驗室主任。張教授於2011年在中國科技大學取得學士學位，2015年在美國加州大學柏克萊分校取得博士學位。2016年，張教授於香港科技大學擔任研究助理教授，並將研究重點轉向無人機的設計與控制。自2018年8月起，他加入港大工程學院，擔任機械工程系助理教授。張教授研究聚焦在機器人與控制領域，包括無人飛行器設計、導航與控制，以及LiDAR同時定位與及地圖構建。

關於研究團隊
港大機電一體化和機械人系統實驗室（MaRS LAB）致力於推動通用機電整合系統與機器人技術的創新研究，並將相關技術應用於改善人類生活品質與提升工業效能。實驗室研究範圍廣泛，涵蓋無人機系統的設計、路徑規劃與飛行控制技術，以及基於雷射雷達的同步定位與地圖建構（SLAM）等領域。任雲帆先生是MaRS LAB的博士研究生，他的研究重點為空中機器人的自主導航與群體智能。

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香港大學工程學院
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