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航拍掠影

无人机在TED2016上又爆大招,无人机大神Raffaello D’Andrea的演讲实录

[2016-03-10]
上周,瑞士联邦理工学院教授以及「Verity Studios」工作室的创始人拉菲罗·安德烈(Raffaello D’Andrea),在TED2016的演讲台上生动地展示了他的全系列新奇飞行器。包括有:立式垂直起落飞机(Tail-Sitter),一个小巧的、固定翼飞机,它可以在干扰之后恢复到最佳的稳定位置,并且可以从盘旋平稳地过渡到向前和向后飞行。单螺旋机(Monospinner),世界上机械最简单的飞行器,只有一个单独的运动部件。全向直升机(Omnicopter),世界首个能从自身方向和旋转状态切换到任何飞行方向的飞行器。还有合成蜂群(synthetic swarm ),萤火虫般盘旋在观众头上的33只迷你飞行器。

从安德鲁最新演示的这些作品,可以看出他致力于提升自主飞行器所能够达到的极限边界。一个核心的要素是「定位」:要让功能自主化,机器人必须知道他们处于空间的什么位置。之前,他的团队依靠的是一种外部的高精确运动捕捉系统来定位,这需要在苏黎世联邦理工学院的「飞行器舞台(Flying Machine Arena )」里面才能实现。这意味着在实验室之外,这个算法是很难演示的。也意味着 在动作捕捉系统的中央处理器上会存在一个「单点失误SPOF」——这是任何「安全关键系统」的高发问题点。

注:「飞行器舞台(Flying Machine Arena )」是一个适用于自主飞行器的便携式空间,有10立方米,包括一个高精度运动捕捉系统,一个无线通讯网络,一套执行复杂算法的软件来实现预测和控制。

换一句话说,安德烈教授和他的团队现在展示了一个新开发的、双倍自动备援的定位技术,这个技术来自从他实验室剥离出来的「Verity Studios」工作室。这给飞行器和机器人的自主性赋予了一个新的水平。在这些生动的展示中,所有的飞行器使用了机载传感器——决定飞行器的空间位置,还有机载计算器——决定怎样运动。没有外置的摄影头。机器人接受的、仅有的遥控指令就是高级别的指令,例如「起飞」或「着陆」。

几十个飞翔在观众头顶上的飞行器的飞行动作非常自然,也是大大超过先例。在演示的飞行器里,还包括一个比较重的、高性能的四翼直升机,具有自动备援功能并且应用了「艺术范儿失效保护算法」,还有其他一些机载、非机载特性。

各类定位系统有很多失败的模式,同时也有很多种安全和备援特性,TED的组织者对此进行了广泛的讨论,并对此系统的安全可靠性给予了十足的信心。为了战胜「无人机禁止在会场使用」的法规,TED主办方甚至决定承担会场的失误赔偿。以下就是演讲视频。

演讲稿:

一个业余爱好者平台的起点是它有望成长为一个价值数十亿美元的产业。检验、环境监测、摄影与电影和新闻:这些是商业无人机的一些潜在应用,而其推动它们的则是全世界的研究机构所正在开发的各种功能。例如,在空中包裹递送进入我们的社会认知之前,一队自动飞行器就曾在法国FRAC中心当着现场观众的面用1500块砖块建造了一座高达六米的塔,而几年之后,它们又开始牵着绳子飞。用绳子系住这些飞行器,可以让它们在非常狭窄的空间中获得很高的速度和加速度。它们也能自动建造张力结构。学会的技能包括怎么负载、怎么应对干扰以及一般地怎么与物理世界交互。今天我们想向你展示一些我们正在努力的新项目。它们的目标是推动扩大自动飞行的应用范围。
  
1、Tail-Sitter – IDSC, ETH Zurich

现在对一个自动化工作的系统而言,它必须完全知道其移动物体在空间中的位置。回到我们苏黎世联邦理工学院实验室,我们通常使用外部相机定位物体,这让我们可以将精力专注于高动态任务的快速发展上。但是在今天的演示中你将看到,我们将使用由我们实验室的一个分支机构Verity工作室开发的新定位技术。这里没有使用外部相机。每一架飞行器都使用机载传感器确定自己的空间位置,使用机载计算确定其应该进行的下一步动作。仅有的外部命令是比较高级的命令,比如「起飞」和「降落」。


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