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2018年9月26日 星期三

The Future of Flying Robots | Vijay Kumar | TED Talks


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無人機對於許多對岸中國人來說,或許是心中的驕傲

以大疆為首的中國公司,在世界無人機排行中佔據大半席位

這些公司們似乎已經完美詮釋了無人機


UAV 1


印象中的無人機,只是一群極客的大玩具

鬧哄哄的飛行噪音,以及繁瑣複雜的操作設備

似乎無人機離我們很遠,它們只是少數人的愛好


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大疆的成功,讓很多廠商對無人機有了更多的想法

例如亞馬遜的運輸測試,極飛在農用領域的開拓

看起來無人機,正在向大型化的線路發展


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但是現代民用無人機的奠基者,卻花了近十年

把無人機做成了,僅有手掌大小的小玩意

為的可不是讓它像一個惱人的蒼蠅,在你耳邊徘徊


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……


韋傑·庫瑪,現任賓夕法尼亞大學工程與應用科學學院院長

同時也是美國工程院院士和四旋翼無人機的先驅


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自幼成績突出的他,進入印度最難考的印度理工學院

又來到美國延續自己機械工程師的夢想


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在美國深造期間,庫瑪接觸到了很多科技前沿

其中就有近年來,炙手可熱的機器人技術

在攻讀研究生時,庫瑪已經瞭解到許多地面機器人

包括足式和輪式機器人,可是在空中卻是一片空白


UAV 8


他決定在這片藍海中,闖出自己的天地

起初庫瑪對飛行機器人的理解,還不夠透徹

選擇了軍事領域,已經成熟的固定翼無人機,作為切入點


UAV 7


但很快庫瑪就發現,固定翼飛機的試飛手續複雜

研究成本也過於高昂,於是庫瑪便懸崖勒馬

由室外轉向室內,研發安全便攜的室內飛行機器人


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經過幾年的研究,第一款可靠的四旋翼無人機終於誕生

此前,早在上個世紀初,四旋翼飛行器就已經出現在軍方的實驗當中了

但由於缺乏可靠的電子反饋控制系統

這些四旋翼飛行器,都淪為人們記憶中亮眼的先烈


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而庫瑪的想法,並不是想讓這些飛行器飛到室外去

恰恰相反,他希望這些飛行器能更加靈活可靠地穿梭於房屋內


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技術在社會變革中發揮著重要的作用,這方面最典型的例子是工業革命,機器人也不例外。


得益於智能設備爆發的浪潮,傳感器的技術有了飛速的發展

這讓庫瑪得以在他的室內飛行機器人上,搭載許多的「感官設備」


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技術的革新,讓庫瑪看到了全新的機會

空中機器人不應該是載重的「飛行騾馬」

它也不應該是一個完全由人操縱的機器

它需要有自主的飛行能力,而傳感器正是它的眼耳


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羅馬不是一天建成的。大家看到的可能是里程碑式的成果,但沒有看到的是這背後可能有著 5 年、10 年,或者更長時間的累積。


2012 年,庫瑪帶著自己團隊的成果,登上了 TED 的演講台

庫瑪和他團隊設計製作的飛行機器人,只有巴掌大

卻展示出超凡的運動能力和控制精度


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從此,人們便記住了這一個美國口音的印度大叔

……

研發小型化的飛行機器人的過程中,也遇到了不小的困難

體積減小,雖然帶來了更小的慣性和轉動慣量

這意味著小無人機,有更為卓越的運動能力和安全性

但載重量的下降,讓無人機很難搭載齊全,且高性能的傳感器


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庫瑪從飛舞的蜂群中,找到了靈感

小型的飛行機器人,雖然很難做到搭載大量的傳感器

但可以採用集群協作的工作方式,彌補這點

每一個飛行器個體在任務中各司其職,協同工作


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集群行動的飛行機器人,擁有群體自主性

在室內它們可以感知空間,規劃出最佳的行進路線

甚至可以分工合作,一邊探路一邊執行任務


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飛行機器人繪制室內地圖


嘔心瀝血近十年,庫瑪終於將他的飛行機器人,做到了只有 20 多克

庫瑪的飛行機器人集群,可以脫離網路,再自主地執行任務

它們能夠互相交流,而不需要人為干涉操作

這非常適合,在條件較差的偏遠的地區使用


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集群跟随演示


庫瑪在最近舉辦的 CCF-Gair 大會上表示

在他看來飛行機器人,目前最有潛力的應用領域,將會是救援與農業

航拍是我最後才會想到的應用場景


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全球有數以億記的兒童,因為缺乏食物而營養不良

這樣的情況,在庫瑪的家鄉印度,尤為明顯

他希望透過他的自主飛行機器人,改善糧食的生產效率


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飛行機器人,可以監測大範圍的果林農田

第一時間將農作物的異常情況,通報給農民

他坦言這些飛行機器人,能幫助農業產量提升 10%


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庫瑪始終對機器人行業,充滿了熱情與期待

當有記者問及他,對機器人行業新人的建議時

庫瑪坦誠地說:「機器人是一個有趣領域,唯一的挑戰在於這是一個沒有邊界的領域,我不能和他們說,你應該研究這個關注那個,因為機器人的邊界在發生著動態的變化。」


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今天的機器人已經上天了,下水的機器人還會遙遠嗎

海洋是地表上最大的空間,海洋資源我們甚至至今,都只接觸到了滄海之一粟

庫瑪在機器人領域的探索,讓我們有理由相信

水下農業,也許會是未來能依靠機器人開拓的新大陸


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你需要保持開放的心態,對新的機會敏感,每天需要進行學習——我現在仍然在學習,只是體系變化太快,你需要提醒自己:還有很多東西是我不知道的。

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