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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 名家論壇】說(shuō)到無(wú)人機(jī)其實(shí)它就是機(jī)器人的一個(gè)部分，它是一種空中的機(jī)器人，所以我就不得不從機(jī)器人說(shuō)起。我們現(xiàn)在正在經(jīng)歷一個(gè)怎樣的機(jī)器人的時(shí)代，其實(shí)機(jī)器人已經(jīng)無(wú)處不在了。本文整理自齊俊桐在雷鋒網(wǎng)硬創(chuàng)公開(kāi)課上的演講。齊俊桐是一飛智控(天津)科技有限公司創(chuàng)始人，天津大學(xué)機(jī)器人與自主系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師。
不折不扣的“無(wú)人機(jī)時(shí)代”
說(shuō)到無(wú)人機(jī)其實(shí)它就是機(jī)器人的一個(gè)部分，它是一種空中的機(jī)器人，所以我就不得不從機(jī)器人說(shuō)起。我們現(xiàn)在正在經(jīng)歷一個(gè)怎樣的機(jī)器人的時(shí)代，其實(shí)機(jī)器人已經(jīng)無(wú)處不在了。
地面的機(jī)器人，還有醫(yī)療的機(jī)器人，這些機(jī)器人都是早些年出現(xiàn)在我們身邊的，比如說(shuō)工業(yè)機(jī)器人，早些年它是被圍在一個(gè)圍欄里面，人是在圍欄外面，電腦操作編程，讓機(jī)器人在圍欄里面自行的作業(yè)，隨著技術(shù)的提高，圍欄被拆開(kāi)了，機(jī)器人的可靠性也隨之的增強(qiáng)，人可以不用在圍欄外面，而是在機(jī)器人的附近做一些和機(jī)器人配合的工作。近幾年，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人與人共融技術(shù)的發(fā)展，使工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)到了人的手臂旁邊，它可以和人共同的工作。
地面機(jī)器人也一樣，早的軍用機(jī)器人上面是沒(méi)有人的，谷歌幾年以前他它應(yīng)用在了無(wú)人駕駛汽車上。近兩年已經(jīng)有很長(zhǎng)公里的里程數(shù)人坐在汽車?yán)?，由汽車自?dòng)駕駛。醫(yī)療機(jī)器人，開(kāi)始醫(yī)療機(jī)器人是信息性的，向患者輸出心電圖、脈搏等等這些信息，輔助進(jìn)行醫(yī)療的決策。隨著技術(shù)的發(fā)展，這樣的機(jī)器人已經(jīng)和人可以接觸了，來(lái)陪伴人、輔助人做一些人不能做的事情。更往后的發(fā)展，那就是它不僅和人接觸，還進(jìn)入到了人的體內(nèi)，來(lái)代替原來(lái)的手術(shù)醫(yī)生做一些手術(shù)的工作。
這幾類機(jī)器人發(fā)展的過(guò)程，我們可以看出它有一個(gè)很有意思的特點(diǎn)，就是它離人越來(lái)越近。這個(gè)背后有它的技術(shù)的發(fā)展的脈絡(luò)，那就是它的環(huán)境的適應(yīng)能力越來(lái)越強(qiáng)。因?yàn)殡x人越來(lái)越近，要求它的環(huán)境的適應(yīng)能力要非常的強(qiáng)，非常的安全。
其實(shí)無(wú)人機(jī)和其他的機(jī)器人類似，早期的無(wú)人機(jī)一方面用來(lái)航拍、玩具，這些是無(wú)人機(jī)的一個(gè)方面。另一個(gè)方面就是軍用的，飛的非常的高，像鷹飛的非常高，但是它的周圍沒(méi)有什么障礙物。
隨著近幾年無(wú)人機(jī)在不同行業(yè)的應(yīng)用，我們可以看到無(wú)人機(jī)還可以用來(lái)做輸電線路的巡檢，還可以用來(lái)做物流的快遞，可以發(fā)現(xiàn)它離我們的生活也越來(lái)越近了。這個(gè)背后技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，也是它的環(huán)境適應(yīng)能力越來(lái)越強(qiáng)。
我不得不說(shuō)我現(xiàn)在正在經(jīng)歷一個(gè)不折不扣的無(wú)人機(jī)時(shí)代，其實(shí)無(wú)人機(jī)應(yīng)該是在所有機(jī)器人里面推廣速度快的機(jī)器人之一。從2012年底、2013年初到現(xiàn)在短短的2、3年時(shí)間，無(wú)人機(jī)，尤其是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為了咱們國(guó)家非常創(chuàng)新的技術(shù)，而且出口量非常大。這是目前無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的分布或者情況的分布，我把無(wú)人機(jī)分為四類，玩具、終端的消費(fèi)、的消費(fèi)以及商用的垂直領(lǐng)域的應(yīng)用。
先說(shuō)玩具，玩具大家都見(jiàn)過(guò)，在機(jī)場(chǎng)里面大概100塊錢到500塊錢之間的有很多，能飛起來(lái)，但是后的結(jié)果是回家飛10次以內(nèi)基本就壞了，但是大家也體驗(yàn)到了飛行的樂(lè)趣。這就是低端的玩具。
中端消費(fèi)的無(wú)人機(jī)大概是500到3000左右，主要是用來(lái)做業(yè)余的航拍，我們可能覺(jué)得，地面的視角已經(jīng)不夠人類去看了，我們希望從空中的視角去看這個(gè)世界。大家都可以在網(wǎng)上訂一個(gè)，飛行的穩(wěn)定性沒(méi)有這么強(qiáng)，但是足以可以給你一個(gè)非常異樣的視角。
第三種是所謂的消費(fèi)，主要用于專業(yè)的攝影。比如說(shuō)在電視臺(tái)還有比賽中，我們經(jīng)常用到的無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝，價(jià)格在3000以上，幾萬(wàn)塊錢以下。這樣的機(jī)器可靠性比較高，而且它可以得到4K這樣非常高清的圖像，可以供后期的制作去進(jìn)行一些處理。
前三種都?xì)w為消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)，消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀它已經(jīng)形成了寡頭的企業(yè)，而且現(xiàn)在這樣的寡頭企業(yè)基本上把所有的產(chǎn)業(yè)鏈全做，整個(gè)的器件到研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后，應(yīng)該說(shuō)覆蓋了所有的產(chǎn)業(yè)鏈。但是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)為什么可以有這樣的企業(yè)去覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈，特點(diǎn)就是目標(biāo)趨同，它的目標(biāo)或者它的客戶的需求就是飛起來(lái)，穩(wěn)定的圖像就可以了。
后一個(gè)商業(yè)級(jí)的垂直領(lǐng)域，它和消費(fèi)級(jí)的完全不同，它的產(chǎn)業(yè)鏈非常的強(qiáng)，而且現(xiàn)在分工非常明確，做部件的，做控制系統(tǒng)的，做機(jī)體的，做服務(wù)的，做售后的，各司其職來(lái)做，就是因?yàn)樯逃妙I(lǐng)域它的需求完全不同。比如說(shuō)軍用，輸電線路巡檢，農(nóng)業(yè)噴灑，它的機(jī)型、要求、控制、售后完全不同。所以商業(yè)應(yīng)用將會(huì)成為一個(gè)長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈分工明確的產(chǎn)業(yè)。
無(wú)人機(jī)的前沿技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展
今天要說(shuō)的是無(wú)人機(jī)的智能控制，這里面動(dòng)畫大家可以直觀的感覺(jué)到什么是智能控制。2013年拉斯維加斯的CS展里面，很多消費(fèi)級(jí)的無(wú)人機(jī)企業(yè)帶來(lái)了黑科技，就像圖像里看到的。比如說(shuō)它可以在人的手掌上起降，可以跟蹤人進(jìn)行拍攝，可以對(duì)一個(gè)障礙物進(jìn)行避障，可以多個(gè)無(wú)人機(jī)進(jìn)行編隊(duì)。這些無(wú)人機(jī)在消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)有了一些demo，或者有了一些實(shí)際的使用，但是它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的水平。
這些黑科技如何在商業(yè)應(yīng)用里面發(fā)展，也直接地決定了商業(yè)領(lǐng)域什么時(shí)候爆發(fā)這次無(wú)人機(jī)革命。如果說(shuō)現(xiàn)在大家所清楚的無(wú)人機(jī)賣的很多的，航拍無(wú)人機(jī)賣的多，我們姑且把它算成無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的次浪潮的話，現(xiàn)在上普遍的認(rèn)為商業(yè)應(yīng)用將迎來(lái)無(wú)人機(jī)的第二次浪潮。
什么叫商業(yè)應(yīng)用，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是無(wú)人機(jī)不是用來(lái)一次性消費(fèi)的，而是一些toB的過(guò)程，一些企業(yè)用戶將無(wú)人機(jī)買過(guò)來(lái)進(jìn)行第二次的應(yīng)用，來(lái)創(chuàng)造第二次的價(jià)值，我們把它叫做商業(yè)應(yīng)用。商業(yè)應(yīng)用在國(guó)外的預(yù)測(cè)里有四方面的應(yīng)用比較典型，就是農(nóng)業(yè)，第二是采礦，第三是公共安全，第四是能源的巡視。在咱們國(guó)內(nèi)其實(shí)和國(guó)外的預(yù)測(cè)基本相同，除了采礦業(yè)在國(guó)內(nèi)的狀態(tài)和國(guó)外的技術(shù)的差距還是非常大以外，其他三個(gè)方面的行業(yè)我這里做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。
，的農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在去年的時(shí)候做過(guò)一個(gè)預(yù)測(cè)，如果咱們國(guó)家的18億畝紅線有20%—30%用無(wú)人機(jī)去進(jìn)行噴灑作業(yè)的話，將有30萬(wàn)架的市場(chǎng)容量，噴灑的服務(wù) 銷售一共有500億美元的市值。
第二，能源巡視。能源巡視主要的是代替人進(jìn)行長(zhǎng)距離、復(fù)雜環(huán)境的巡檢工作，比如說(shuō)輸電線路的巡檢、輸油線路的巡檢，還有移動(dòng)鐵塔的巡檢、光伏的巡檢這幾個(gè)方面。僅以電網(wǎng)巡檢為例，電網(wǎng)巡檢從2012年開(kāi)始采購(gòu)無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，到今年每年都在以一個(gè)比較高的增長(zhǎng)率在增長(zhǎng)。他們認(rèn)為將來(lái)無(wú)人機(jī)巡檢應(yīng)該是替代人巡檢的一個(gè)有效的手段，尤其在山區(qū)、跨河流人很難到達(dá)的地方。舉一個(gè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在人巡檢的效率如果在山區(qū)的話基本上是每天3—4級(jí)鐵塔，就是每級(jí)鐵塔之間大概是500米到1000米左右，所以人巡檢的效率是非常低的，而且巡檢的效果還不能保證。所以現(xiàn)在迫切需要一種智能化、自動(dòng)化的設(shè)備來(lái)完成巡檢的工作。
第三，公共安全。包括幾個(gè)方面，一是警用，二是消防，三是救災(zāi)救援。這是到2015年7月的數(shù)據(jù)，咱們國(guó)家現(xiàn)在已經(jīng)有20個(gè)省，100個(gè)實(shí)戰(zhàn)單位配備了300多架無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，到今年這個(gè)數(shù)據(jù)還在翻番，而且今年公安部已經(jīng)統(tǒng)一采購(gòu)了無(wú)人機(jī)作為空中監(jiān)視的裝備，用來(lái)輔助一線人員獲取空中的信息。
在這些所有的領(lǐng)域當(dāng)中，我認(rèn)為農(nóng)業(yè)應(yīng)用可能是一個(gè)先在商用領(lǐng)域爆發(fā)的應(yīng)用，主要有幾個(gè)原因。，農(nóng)業(yè)應(yīng)用它的飛行的高度低，只會(huì)在作物的上端幾米的過(guò)程中作業(yè)，下面沒(méi)有人，安全性是首先能夠保證的。第二，需求量大。但是國(guó)家農(nóng)田的特性區(qū)別很大，有梯田、有平原，而且很多的田地用人噴藥非常的艱難，有很多特殊的地方人是不能噴藥的，等著作物壞了也就壞了，特別適合這樣一種新的技術(shù)去推動(dòng)。第三，咱們國(guó)家的人口紅利逐漸的消失殆盡，現(xiàn)在有無(wú)人機(jī)噴藥和用人工噴藥價(jià)格已經(jīng)趨同，大概在8—10塊錢一畝，而且人工的價(jià)格正在以每年20%的速度在上漲。我和很多農(nóng)村的孩子們聊過(guò)，尤其是90后，你給他雙倍的工資他都不愿意人背著一個(gè)藥桶去噴藥，給他一半的工資他都愿意用無(wú)人機(jī)這樣的工作方式去工作。這樣的心理變化導(dǎo)致了這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化。
很多人都意識(shí)到無(wú)人機(jī)在商業(yè)應(yīng)用里是一片藍(lán)海，而且是一片非常廣闊的天地，但為什么到目前為止發(fā)展的比較快的還是消費(fèi)級(jí)，即航拍的機(jī)器，商業(yè)應(yīng)用還發(fā)展比較慢，總結(jié)為三個(gè)方面的原因。
，缺乏大腦制約著商業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)；第二，缺乏完整解決方案和良好的用戶體驗(yàn)；第三，缺乏有效數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)能力。
大腦、小腦的概念相信大家多能理解，小腦負(fù)責(zé)我們基本的穩(wěn)定，大腦負(fù)責(zé)我們找回家的路，看看周圍是不是有復(fù)雜的環(huán)境，別撞上。其實(shí)無(wú)人機(jī)或者其他的機(jī)器人也是一樣，小腦的發(fā)達(dá)使航拍這樣一個(gè)應(yīng)用爆發(fā)了，就是因?yàn)楹脚牡男枨蠛軉我?，飛起來(lái)穩(wěn)定，拿回圖像可以了。所以，小腦的爆發(fā)大概是在幾年前，但是商業(yè)應(yīng)用不同。航拍是我們可以找一個(gè)比較空曠的環(huán)境去飛，但是商業(yè)應(yīng)用是我指定一個(gè)環(huán)境你必須去飛，比如輸電線路的巡檢，比如說(shuō)快遞物流，無(wú)論你有什么樣的建筑物阻擋，無(wú)論什么樣的交叉的跨越，你必須要完成這樣的任務(wù)，這就要求無(wú)人機(jī)不僅要有小腦，更重要的是要有大腦。它需要感知這樣的一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，還需要與環(huán)境有更緊密的交互，具備學(xué)習(xí)能力、數(shù)據(jù)分析能力。所以這也是現(xiàn)在制約著商用發(fā)展的一個(gè)重要的原因。
第二方面，其實(shí)現(xiàn)在的商用無(wú)人機(jī)缺乏完整的解決方案，大多數(shù)或者說(shuō)絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)的廠商都在做系統(tǒng)的研發(fā)工作。無(wú)論是無(wú)人機(jī)展，還是各種創(chuàng)新的展覽，很多廠商都是擺著各種各樣的飛機(jī)，認(rèn)為飛機(jī)就是這個(gè)解決方案的核心，其實(shí)這是對(duì)行業(yè)應(yīng)用或商業(yè)應(yīng)用的誤解，更多的商業(yè)應(yīng)用需要的是數(shù)據(jù)或者完整的解決方案，用戶要知道怎么用它，用它干什么，用了能給他帶來(lái)什么樣的效果。所以，現(xiàn)在的很多應(yīng)用客觀的說(shuō)都是以演示的為主，就像右邊那樣，飛機(jī)飛起來(lái)了拍一個(gè)照片，就是我們用了無(wú)人機(jī)在做某某工作。
第三方面的缺陷，跟剛才一脈相承，既然大家都在做demo這種演示性的工作，其實(shí)沒(méi)有在背后梳理出或得到更有效的數(shù)據(jù)，用戶沒(méi)有從中得到更有效的數(shù)據(jù)，更多的是飛機(jī)飛起來(lái)給了行業(yè)用戶一個(gè)圖片或者一段視頻，他也不知道這個(gè)東西怎么用，也不知道哪塊具體的輸電線路壞了，怎么修，怎么跟企業(yè)的ERP結(jié)合起來(lái)，目前沒(méi)有。這幾方面缺陷或問(wèn)題制約著無(wú)人機(jī)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
無(wú)人機(jī)智能控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
剛才說(shuō)無(wú)人機(jī)都缺乏大腦，其實(shí)并不是沒(méi)有人在研究這方面的工作，上也有很多研究的機(jī)構(gòu)一直在探索，在從事這方面的研究。后面介紹一下上對(duì)于無(wú)人機(jī)智能控制的研究的現(xiàn)狀。考慮到各位的專業(yè)不一定完全是這個(gè)專業(yè)的，所以我先做一個(gè)科普。
無(wú)人機(jī)的控制簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)包括三個(gè)方面，一個(gè)是導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制。什么叫導(dǎo)航，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是我需要告訴飛機(jī)去哪兒，干什么，制導(dǎo)就是通過(guò)什么樣的飛行路線飛過(guò)去，制導(dǎo)就像百度里出現(xiàn)的路徑。什么叫控制？就像開(kāi)車的時(shí)候人踩油門、踩剎車換擋，這就是控制。其實(shí)無(wú)人機(jī)跟開(kāi)車完全一樣，只是開(kāi)車的導(dǎo)航是我們的人，制導(dǎo)是百度地圖，控制就是我們的腳、我們的手，無(wú)人機(jī)也是這樣。
一些外部因素可能對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)生影響，可能有環(huán)境的影響，可能有人的影響，可能有其他載荷系統(tǒng)的影響。這就構(gòu)成了整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。這里面的小腦就是負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)穩(wěn)定的，它可以飛起來(lái)，平衡的放在那兒。大腦就是要感知外界的障礙物在哪兒，飛機(jī)的故障在哪兒，怎么去避開(kāi)這個(gè)障礙物，怎么去緩解這樣的故障，這就是小腦和大腦的區(qū)別。
介紹了無(wú)人機(jī)技術(shù)框架，下面介紹一下上在無(wú)人機(jī)前沿技術(shù)上的進(jìn)展。
美國(guó)軍方和NASA通過(guò)機(jī)關(guān)的雷達(dá)來(lái)對(duì)飛機(jī)過(guò)程的障礙物進(jìn)行三維的建模，這樣可以非常清楚的知道樓的位置在哪兒，怎么繞過(guò)這個(gè)樓。右邊是伯克利大學(xué)用2D雷達(dá)做的環(huán)境的感知和避障，搭了很多賬篷，相當(dāng)于讓無(wú)人機(jī)過(guò)樁子，曲線的繞過(guò)賬篷。這些都是早期的無(wú)人機(jī)在感知方面的工作。
澳大利亞的一個(gè)研究機(jī)構(gòu)也做的基于視覺(jué)的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)的地碰。他們用無(wú)人機(jī)在一些化工廠和基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域做監(jiān)測(cè)，但是這個(gè)區(qū)域里有很多這樣的障礙物，他們用視覺(jué)躲開(kāi)這樣的障礙物。
還有基于雙目視覺(jué)的自動(dòng)匹配，在做的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如果用雙目，就像人有兩個(gè)眼睛，不僅知道障礙物的屬性，其實(shí)還能夠知道它的深度。因?yàn)閮蓚€(gè)攝像機(jī)可以計(jì)算出它的相對(duì)深度，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形的匹配以及路徑的規(guī)劃。
國(guó)外還做了很多很有意思的工作，比如左邊是西班牙的塞利亞大學(xué)做的多機(jī)協(xié)同的搬運(yùn)。他們用三個(gè)無(wú)人機(jī)搬運(yùn)一個(gè)非常重的重物，前提是一個(gè)無(wú)人機(jī)搬不起來(lái)。這里面有很多科學(xué)的問(wèn)題，三個(gè)無(wú)人機(jī)怎么樣去擺渡他們的位置，它們的加速度和速度，才能讓三個(gè)的力用的優(yōu)化，讓障礙物不抖起來(lái)。右邊是上已經(jīng)將這種無(wú)人機(jī)用在艦船上，擴(kuò)展艦船的監(jiān)測(cè)范圍，美國(guó)和奧地利已經(jīng)有相應(yīng)的軍用產(chǎn)品放在艦船上。
這些都是國(guó)外在無(wú)人機(jī)智能控制、環(huán)境感知、環(huán)境交互方面做的一些非常有益的探索。但是我總結(jié)國(guó)外做的這些工作，在當(dāng)時(shí)的那個(gè)節(jié)點(diǎn)，商用化的背景還不是非常的明確，很多研究都是做完一個(gè)demo就結(jié)束了，沒(méi)有真正的走向產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程。
剛才講的是上的發(fā)展情況，我把商用無(wú)人機(jī)、智能技術(shù)的發(fā)展歸結(jié)為三方面的趨勢(shì)。，魯棒與適配；第二是交互與操作；第三是感知與理解。
什么叫魯棒與適配，無(wú)人機(jī)在商業(yè)應(yīng)用里有一個(gè)很大的特點(diǎn)，就是它的機(jī)型你會(huì)發(fā)現(xiàn)非常的不同，商業(yè)應(yīng)用它的不同在于有的應(yīng)用需要大的載重，有的應(yīng)用需要長(zhǎng)的續(xù)航，有的應(yīng)用需要高的可靠性，有的應(yīng)用又需要非常不同的能源的模塊。這樣不同的機(jī)型，不同的無(wú)人機(jī)怎么樣用相同的大腦的技術(shù)去適配，你是不是有一個(gè)控制系統(tǒng)，這些飛機(jī)都能夠用，這就非常重要。你不可能為每一個(gè)機(jī)型去單獨(dú)研發(fā)一套感知系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所以這就需要研究控制系統(tǒng)的人對(duì)飛機(jī)進(jìn)行強(qiáng)的適配。
第二方面，對(duì)傳感器的適配性。不同的商業(yè)應(yīng)用所需要的傳感器不同，比如說(shuō)輸電線路的巡檢，它需要的是三維的激光雷達(dá)。而在一些物流方面，它需要的是雙路的視覺(jué)來(lái)避開(kāi)復(fù)雜的樓宇。如果你有一條總線或者有一條標(biāo)準(zhǔn)的鏈路，可能不同的傳感器都可以接上，這樣你就可以非常便利、非?？焖俚膶⒛愕南到y(tǒng)適配于不同的應(yīng)用。這就是魯棒與適配，希望你的大腦能夠適應(yīng)不同的機(jī)型，能夠適應(yīng)不同的傳感器。
第二，環(huán)境的感知與理解。其實(shí)無(wú)人機(jī)能夠飛起來(lái)現(xiàn)在已經(jīng)不是什么新聞了，以物流為例，如果想真正非常好的應(yīng)用在物流上，它可能需要知道目標(biāo)在哪兒，在飛的過(guò)程中能夠繞開(kāi)所有的障礙物。
這里介紹的是對(duì)于一個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的跟蹤，在我們回傳的圖像里面可以任意設(shè)置一個(gè)移動(dòng)的目標(biāo)，用鼠標(biāo)點(diǎn)上它以后，飛機(jī)可以一直持續(xù)的跟住它，保持在飛行的控制范圍內(nèi)，通過(guò)模板的匹配對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分離，還需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，我要估計(jì)它下一步的速度和下一步的位置，反過(guò)來(lái)為無(wú)人機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航。
二是對(duì)于樓宇這樣障礙物的檢測(cè)與壁碰。其實(shí)樓宇障礙物是一種非常典型的障礙物，這里面是通過(guò)雙目視覺(jué)實(shí)現(xiàn)對(duì)于樓宇障礙物的檢測(cè)。右邊的是雙目視覺(jué)出來(lái)的原始圖像，暖色代表離我們近，冷色代表離我們遠(yuǎn)，基于原始坐標(biāo)系的深度信息。通過(guò)模式識(shí)別，通過(guò)離線學(xué)習(xí)、在線計(jì)算這種方法，看到左邊，我可以把樓的框子識(shí)別出來(lái)，這樣我知道這個(gè)樓在我坐標(biāo)系下每一個(gè)點(diǎn)的位置，我可以繞過(guò)去。
上非常典型的測(cè)試無(wú)人機(jī)自主避障的試驗(yàn)，包括柱狀的障礙物和框狀的障礙物。這是通過(guò)雙目視覺(jué)在飛行的過(guò)程中實(shí)時(shí)建立周圍的模型，相當(dāng)于一邊飛一邊給自己建立地圖，告訴自己怎么才能走，怎么才能避過(guò)去。
右邊是對(duì)人的識(shí)別，這里面的識(shí)別和駕駛汽車的倒車?yán)走_(dá)主要的區(qū)別在于人駕駛汽車倒車?yán)走_(dá)是告訴我們那有一個(gè)障礙物，具體是人、是樹(shù)、是樓，由人判斷，但是無(wú)人機(jī)不同，上面沒(méi)有人，所以無(wú)人機(jī)不僅僅知道那是一個(gè)障礙物的背景，更重要的是要知道它的屬性，這樣就可以為無(wú)人機(jī)判斷碰撞的優(yōu)先級(jí)帶來(lái)一個(gè)非常好的基礎(chǔ)。所以人是優(yōu)先級(jí)，先碰樹(shù)，其次是樓，然后是人，在無(wú)人機(jī)的環(huán)境感知里面和汽車的區(qū)別就在于這兒。
當(dāng)然環(huán)境感知的另一個(gè)方面就是對(duì)于地形的匹配，這個(gè)非常有意思。我們?cè)鐚o(wú)人機(jī)應(yīng)用在農(nóng)藥噴灑的時(shí)候，是在新疆廣闊的平原，我們覺(jué)得用的非常好，飛機(jī)飛的很好。但是隨著使用的深入，我們發(fā)現(xiàn)幾個(gè)地方用不了，梯田、丘陵，甚至這些作物長(zhǎng)的不一樣高的時(shí)候你就用不了。比如說(shuō)玉米，作物長(zhǎng)的是上下有曲線的，這個(gè)時(shí)候可能飛著飛著就會(huì)把玉米上面那段給打了。因?yàn)閲姙⒌囊笫菍?duì)于作物頂端的距離要恒定，這就要求你對(duì)于地勢(shì)要有一個(gè)匹配的過(guò)程。所以我們引入了超聲和激光的傳感器，來(lái)對(duì)作物的頂端進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)行匹配，其實(shí)也是環(huán)境感知的一個(gè)重要的部分。
剛才說(shuō)的其實(shí)都是看，什么叫交互，就是飛機(jī)不僅僅是懸在空中，還要和我的目標(biāo)有接觸。這個(gè)展示的是靜態(tài)平臺(tái)著陸的自主的選擇與自主的著陸。它是通過(guò)視覺(jué)來(lái)尋找出H的標(biāo)志點(diǎn)，從空中將無(wú)人機(jī)導(dǎo)引到H上。這是咱們國(guó)家某艦的1：40的縮比的平臺(tái)，模擬艦船無(wú)人機(jī)導(dǎo)引下降的過(guò)程。
這個(gè)平臺(tái)模擬和三級(jí)海況下艦船搖擺的情況，在模擬艦船搖擺的時(shí)候飛機(jī)怎么能夠找到移動(dòng)的平臺(tái)，怎么能夠在移動(dòng)的過(guò)程中降下去，而且降下去的時(shí)刻應(yīng)該是無(wú)人機(jī)和艦船平臺(tái)保持一個(gè)相對(duì)角度小的一個(gè)時(shí)刻，它才能有效的去落在上面，不被搖擺所甩下去。這里面包括目標(biāo)的識(shí)別，運(yùn)動(dòng)的估計(jì)，甚至是佳著陸點(diǎn)的估計(jì)，佳著陸時(shí)刻的估計(jì)。
國(guó)外近幾年將無(wú)人機(jī)的研究轉(zhuǎn)向了操作方面的研究，這些方面我們也做了很多前沿的布局。這是對(duì)一個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的識(shí)別與抓取，它的背景是未來(lái)物流的一部分，即低成本的運(yùn)輸。比如說(shuō)在船靠岸之后，從船到陸地之間的運(yùn)輸。除了目標(biāo)的識(shí)別、目標(biāo)的估計(jì)，還有一個(gè)很重要的技術(shù)，就是變載荷的控制技術(shù)。當(dāng)無(wú)人機(jī)將目標(biāo)抓取來(lái)以后，它的負(fù)載和原來(lái)沒(méi)有負(fù)載的時(shí)候變化非常的大，在過(guò)程中如何能夠保證無(wú)人機(jī)穩(wěn)定可靠的控制，又成為了一個(gè)非常難的難點(diǎn)。載荷基本上相當(dāng)于無(wú)人機(jī)一半的重量，這里面又有很多相應(yīng)的技術(shù)。
無(wú)人機(jī)商業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)方向
剛才我把國(guó)內(nèi)或者說(shuō)我們做的一些無(wú)人機(jī)的技術(shù)以及我覺(jué)得技術(shù)的發(fā)展方向給大家做了一些梳理和介紹，其實(shí)我覺(jué)得大家應(yīng)該更關(guān)心的是我后面要講的，就是這些技術(shù)如何在真正的產(chǎn)業(yè)里發(fā)揮作用，真正的研究要么頂天，要么立地。
其實(shí)無(wú)人機(jī)在產(chǎn)業(yè)方面非常的多，如果大家在網(wǎng)上搜無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，尤其國(guó)外的人特別天馬行空。比如說(shuō)用無(wú)人機(jī)放牧，用無(wú)人機(jī)種樹(shù)，用無(wú)人機(jī)等等等等，腦洞大開(kāi)。我不想說(shuō)那些特別奇特的，特別奇葩的，我還是想說(shuō)真正在產(chǎn)業(yè)上能夠有量的。
，低成本運(yùn)輸。前幾天京東已經(jīng)發(fā)布了無(wú)人機(jī)在農(nóng)村幾個(gè)省的試點(diǎn)，確實(shí)是未來(lái)非常好的一種物流的方式。
大家試想一下，在城市里面大家可能覺(jué)得無(wú)人機(jī)送貨離我還很遠(yuǎn)，但是在農(nóng)村點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間其實(shí)需求是很強(qiáng)的，尤其在縣以下的物流，現(xiàn)在還依靠人，而且道路非常的復(fù)雜，成本會(huì)非常高。如果有這樣一種設(shè)備去代替人完成這種短途、定點(diǎn)、定距離的運(yùn)輸，其實(shí)是很有效的。
低成本物流其實(shí)不僅僅是運(yùn)物品，其實(shí)人也是物流的一個(gè)很重要的方面。大家都知道Uber為什么要做自動(dòng)駕駛汽車，他們認(rèn)為出租車?yán)锩嫒说某杀臼歉叩模绻讶诉@塊成本砍掉，其實(shí)出租車的價(jià)格還會(huì)大幅度的下降。和這樣的思想是類似的，其實(shí)現(xiàn)在通用航空里或者飛機(jī)運(yùn)輸里邊，人的成本也是非常高的，所以億航在未來(lái)發(fā)布了未來(lái)載人無(wú)人機(jī)的計(jì)劃。
第二，能源的巡視與作業(yè)。咱們國(guó)家是一個(gè)能源的大國(guó)，而且在能源的基礎(chǔ)設(shè)施上是的，現(xiàn)在咱們國(guó)家電網(wǎng)的水平已經(jīng)不比美國(guó)差，而且總里程數(shù)已經(jīng)非常高了，建設(shè)速度一定是世界上快的。正是因?yàn)檫@樣大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，導(dǎo)致了我們現(xiàn)在巡視維護(hù)的水平跟不上。因?yàn)楝F(xiàn)在的巡視還要靠人，而總體上國(guó)家的企業(yè)人都在大幅度的減少，應(yīng)對(duì)不了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。所以我們現(xiàn)在有很多的輸電線路巡檢的機(jī)器人，變電站巡檢的機(jī)器人，但是無(wú)人機(jī)一定是必不可少的其中的機(jī)器人之一。
剛才說(shuō)的是能源的巡檢，接下來(lái)我想介紹一下無(wú)人機(jī)在公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用。
首先是是火情監(jiān)測(cè)和初始著火點(diǎn)的定位方面，開(kāi)始在消防的需求里有兩方面的需求，是高層建筑物著火以后，沒(méi)有辦法知道初始著火點(diǎn)的位置，地面的視角有很大的局限性。第二，火場(chǎng)的指揮非常的困難。第三，危險(xiǎn)品的爆炸，比如說(shuō)廠礦或者化學(xué)品存放倉(cāng)庫(kù)的危險(xiǎn)品爆炸，人是沒(méi)辦法接近的，所以也需要空中的設(shè)備。我們將無(wú)人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)以及大數(shù)據(jù)、智能學(xué)習(xí)技術(shù)相融合，它在飛的過(guò)程中可以把初始著火點(diǎn)或者著火點(diǎn)的經(jīng)緯度以及高度給到消防部門，也為后續(xù)的指揮決策提供的非常好的依據(jù)。
后著重介紹一個(gè)應(yīng)用，的農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)在整個(gè)應(yīng)用里是可能爆發(fā)商業(yè)化的，因?yàn)樗氖袌?chǎng)容量足夠大，確實(shí)可以算一回賬。就像合作社買聯(lián)合收割機(jī)一樣，現(xiàn)在的合作社也在買無(wú)人機(jī)噴藥，從南到北進(jìn)行噴藥作業(yè)，讓他在一年半左右的時(shí)間可以收回成本，其他的都是賺的。
正是基于這樣的需求，飛控大腦技術(shù)的發(fā)展才能有益于無(wú)人機(jī)在施藥領(lǐng)域快速的前進(jìn)?，F(xiàn)在無(wú)人機(jī)的施藥已經(jīng)形成了傻瓜化的操作，直接畫一個(gè)圈，這片地需要噴藥，或者拿著手機(jī)在四周走一圈按一個(gè)鍵，它就可以記錄下田地周圍的位置，發(fā)送給無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)就可以像右邊這樣自動(dòng)的完成噴藥的工作。當(dāng)然右邊看到的是一個(gè)平原小地塊，非常的空曠，如果有障礙物，有電線桿，有樓的時(shí)候，它還要自動(dòng)的識(shí)別避開(kāi)。如果有地勢(shì)起伏的時(shí)候，它還要自動(dòng)的識(shí)別地勢(shì)，跟蹤這樣的地勢(shì)。
簡(jiǎn)單化的操作現(xiàn)在已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用了，每年都有幾十萬(wàn)、上百萬(wàn)畝的田地在用這樣的系統(tǒng)噴藥。剛才說(shuō)到的農(nóng)業(yè)僅僅是噴藥，其實(shí)國(guó)外還有一種技術(shù)的發(fā)展，就是在噴藥之上，它還要知道要噴什么藥，噴多少藥，這就是農(nóng)業(yè)所謂的遙感。所以未來(lái)無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用應(yīng)該是一個(gè)大的循環(huán)，首先分配這一個(gè)作業(yè)區(qū)域的位置，先用低空的無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行，通過(guò)相機(jī)的回傳得到一個(gè)施藥的處方圖，知道什么位置在哪兒，噴什么藥，隨后就可以變量的施藥?，F(xiàn)在我們施藥的過(guò)程其實(shí)噴頭是可以隨時(shí)控制噴量的，只不過(guò)我們沒(méi)有處方圖，所以只能平均噴藥，有了處方圖之后可以更的噴藥，這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)農(nóng)業(yè)施藥過(guò)程中的循環(huán)。我先知道缺不缺藥，缺什么藥，需要噴什么藥。這樣的一個(gè)工作方案一定會(huì)在未來(lái)不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
剛才我把無(wú)人機(jī)控制的前沿技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)方面的幾個(gè)比較大的應(yīng)用做了一些簡(jiǎn)單的介紹，我想用三句話總結(jié)我今天的報(bào)告。
，商業(yè)的應(yīng)用確實(shí)會(huì)帶來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展的第二次浪潮，可能會(huì)在低成本、農(nóng)業(yè)、能源巡視、公共安全這幾個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和爆發(fā)。
第二，無(wú)人機(jī)的飛行控制已經(jīng)從小腦的發(fā)達(dá)正在向大腦的智能去發(fā)展，未來(lái)的無(wú)人機(jī)會(huì)更好的去理解外部的環(huán)境，會(huì)更好的將自己或者保證人和第三方的安全，會(huì)更好的進(jìn)行交互。未來(lái)的無(wú)人機(jī)應(yīng)該不是看到我們想看到的東西，而相當(dāng)于我們手臂的延伸，做我們想做的事情。
第三，無(wú)人機(jī)的商業(yè)應(yīng)用真真正正的正在創(chuàng)造社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)有很多的應(yīng)用真真正正的能夠算回來(lái)賬。所以無(wú)人機(jī)將來(lái)一定是一個(gè)將人從復(fù)雜、重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)的這么一個(gè)裝備，而且一定會(huì)大大提升未來(lái)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。
謝謝大家！
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