耐碰撞的智能救援无人机

编译李忠东

耐碰撞的智能救援无人机

编译李忠东

在阿联酋举办的首届“阿联酋无人机公益应用大奖赛”（UAE Drones for Good Award）为期两天的活动中，有40名选手向国际评审现场演示了各自的项目。瑞士联邦洛桑理工学院（EPFL） Flyability无人机公司开发的耐碰撞无人机“吉姆球”（Gimball）崭露头角，拔得头筹，赢得了100万美元（人民币约689.31万元）的大奖。评委们颁奖词说：“Flyability开发的‘吉姆球’无人机能够进入密闭空间，靠近人类时保持安全距离，可高效用于救援任务。该无人机的机身外有一个旋转式笼子保护，因此即使在极具挑战性的环境下与障碍物相撞，也不会失去稳定性。”

△ 设计独特

△ 不怕碰撞

设计灵感源于昆虫

“尽管有许多无人机学术研究奖项，但针对新技术社会应用的奖并不多。‘无人机公益应用奖’在业内首开先河，作用非同小可。” Flyability联合创始人帕特里克·塞沃兹表示，“该奖项帮助人们认识到这些飞行器能够为社会带来积极的影响，可以让和我们一样充满激情的团队继续前进，让梦想成为现实。”

这种足球大小的“吉姆球”无人机装备了一个像保护笼一样的多轴球形支架，支架内有一个稳定的平衡环，上面安装了推进器和航空电子设备。保护笼和飞行控制算法均已获得专利，解决了目前飞行机器人所面临的两大挑战：障碍和冲突管理以及安全操作问题。它在夏季达沃斯论坛上展出时，引起了与会者的兴趣和关注。

未来无人机的发展方向不是去攻击某个目标，而要在技术上提升感知能力，成为提供服务的“天使”。Flyability无人机公司对无人机服务做出如下定位：让搜索和救援的技能与机器人伙伴结合，即使在人口密集地区也能安全部署，真正满足实际的需求。在灾难发生时，将“吉姆球”无人机发送到人类难以到达的地方，深入不稳定的结构，进一步评价其安全性。车载摄像头能拍摄周围的环境，给救援人员提供信息。在建筑物里探测，评估烟雾浓度。进入事故现场，鉴别化学物质的泄漏源。

“吉姆球”无人机的设计灵感来源于昆虫的飞行，研发团队思路与众不同：与其躲开障碍，不如 “勇往直前”，自行开路。这款可用于救援的智能双翼无人机外形奇葩，包覆在球形镂空笼网特殊设计中，看起来就是个“球”。在智能系统实验室，研究人员让它像昆虫那样，直接和障碍物进行碰撞，然后反弹回来，继续朝搜索目的地前进。由于有被动旋转的球形笼，各种姿态都能保持稳定。机器人飞行控制算法可使其在最复杂的地形地貌飞行，保持稳定，而无需复杂的传感器。除了飞行之外，还可以在墙壁、天花板和地面上行走。

无人机有可能改变我们的工作、娱乐和交流方式，但它目前无法在建筑物或人群附近进行安全的操作，因为这些场合对于飞行来说充满危险，甚至根本不可能飞行，而这样的环境往往是人们最需要无人机的地方。但是“吉姆球”却做到了，实现了无人机在复杂、混乱或室内等环境中飞行的可能性。对于那些检验的专业人士来说，即使在操作无人机方面不是训练有素，也可以驾驭“吉姆球”。万一指挥失误，也不会有任何危险。因为它外面的保护笼可以使其安全地在人群附近飞行，甚至可以在工厂中穿行。

1、大显身手

2、操作方便

3、外形奇葩

搜寻救援大显身手

“在传统的维护工作中，脚手架、天空登山者、铲斗卡车或者绳子是常用的方式，但是使用这些方式进行维护工作既昂贵又耗时。”Flyability无人机公司首席技术官阿德里安·布里奥博士指出，“而有了‘吉姆球’无人机，这样的检查工作只需要原来一小部分成本和时间就可以完成，减少了基础设施的停机时间，甚至可以让用户在一天内完成所有工作。”

对于救援和工业核查人员来说，“吉姆球”无人机是一种廉价又有用的救援工具。它能在狭小的空间中飞行，搜寻隐匿的受害者。由于机身周围被坚韧轻巧的碳纤维所包围，因此在执行艰巨的救援任务时，可利用障碍来找路，而不必试图躲避它们。

“吉姆球”无人机的球形还可以保护被营救者免受螺旋桨的伤害，同时使得室内操作相对轻松。得益于能在室内灵活运动，又具备抗碰撞性能，它无惧于损坏自己或砸伤他人，非常适合紧急救援。比如在火灾现场，房屋起火时能代替消防员完成侦查工作。尤其是在核事故和建筑物倒塌事故中，操作简单易行。

经过5年的研发，“吉姆球”无人机已经为能源、石油天然气、海事和重工业领域的客户提供了一年多的服务。它装备了高清摄像头、热成像摄影机和一个强大的嵌入式照明系统，与此同时该平台还有一个非常坚固的数字视频传输系统，以确保在视线外和金属环境下飞行的时候仍可以提供实时视频。

人类进入密闭空间进行检查是一项危险的工作，全球每年有成百上千的死亡报告。使用机器人代替人类完成危险环境下的任务，是最终用户和技术开发人员的共同目标。“吉姆球”无人机可应用于包括锅炉、坦克、船只、堆栈和任何其他限制和复杂的空间的检验，甚至是完全黑暗的环境中的检查工作。

“我们一直在努力寻找资金来开发我们的搜救无人机，而阿联酋政府首脑会议上推出的‘阿联酋无人机公益应用奖’恰好让我们可以在一年之内以商业化的形式发展这一项目。”帕特里克展望道，“有了这百万美元的赞助，Flyability无人机公司的研发团队将对‘吉姆球’做进一步的改进，添加诸如在黑暗和烟幕环境中红外成像和更好的室内定位等功能，使其能够飞到任何危险的地方替代救援人员而挽救生命。”□

（编译自www.engadget.com, uavcoach.com）

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