MIT與賓大研發MIGHTY軌跡規劃系統，讓無人機毫秒級規避障礙物

突破軌跡規劃瓶頸

MIT與賓州大學研究人員共同開發出一套革新的無人機軌跡規劃系統——MIGHTY，旨在解決自主機器人在複雜環境中的兩大核心挑戰：快速規避動態障礙物，同時維持最優飛行路徑。

這項突破對災後搜救尤其重要。在毀滅性地震或核災現場，無人機需在倒塌建築物與散落碎片間快速穿梭，為救援人員提供即時資訊，卻無法預知所有障礙。傳統軌跡規劃系統難以兼顧速度與安全，往往在實際應用中面臨選擇困境。

同步優化時間與空間的創新突破

現有軌跡規劃方案通常採取「預設飛行時間」的策略——先估算機器人從A點到B點所需時間，再基於這個固定預算尋找最優路徑。這方法雖能快速生成軌跡，卻存在致命缺陷：若無人機遇到大幅繞道的障礙物，被迫在固定時間內加速，反而增加碰撞風險。

MIGHTY的關鍵創新在於採用Hermite樣條（Hermite spline）這一高級數學技術，在單一優化步驟中同時調整飛行時間與飛行路徑，而非分開處理。論文第一作者、MIT航空航太研究所研究生Kota Kondo解釋：「將空間與時間分量一起優化能獲得更好的結果，但運算複雜度隨之增加。我們的巧妙之處在於不從零開始生成軌跡，而是利用感測器資料提供初始猜測，再透過迭代優化精煉，大幅降低運算負荷。」

開源、免費、實用至上

MIGHTY最大優勢之一是完全開源。傳統商業軌跡規劃軟體授權費用動輒數十萬美元，成為許多研究機構與中小企業的採購障礙。Kondo強調：「透過消除成本門檻，MIGHTY有助於讓高性能軌跡規劃走向民主化。」

系統僅需機器人本身的機載電腦與感測器即可運作，無需依賴外部軟體通訊。這項特性讓MIGHTY能在資源受限的環境（如災難現場或偏遠地區）直接部署。

實測數據顯著超越現有方案

在模擬環境測試中，MIGHTY的運算時間僅需現有先進方法的90%，卻能快約15%安全抵達目的地。在真實機器人測試中，系統以每秒6.7公尺的速度飛行，成功規避路徑上的所有障礙物。

Kondo說：「MIGHTY所有功能都整合在一起，不需要與任何其他軟體通訊就能得出解答。這讓我們甚至比部分商業求解器更快。」

廣泛應用前景

MIGHTY除災後搜救外，還可應用於都市最後一哩配送（無人機需閃避建築、電線與行人）與風力發電機等複雜結構的工業巡檢。研究團隊未來計劃強化系統以控制多台機器人協作，並在更複雜環境中進行擴展測試。

未參與研究的蘇黎世大學機器人與感知研究組教授Davide Scaramuzza高度評價：「MIGHTY透過重新審視軌跡表示方式，為敏捷機器人導航做出重要貢獻。Hermite樣條的優勢現在被運用於移動機器人的軌跡規劃，讓機器人在雜亂環境中能更自由地計算快速、動力學可行的運動。」

這項研究由美國陸軍研究實驗室及新加坡國防科學技術局資助，已發表於《IEEE Robotics and Automation Letters》期刊。