胡家祺胡家祺,无人机设计制造团队Linkall负责人,毕业于哈尔滨工程大学自动化学院,2011 年 10 月创立 Linkall 团队,探索“全自动化无人机快递系统”完整解决方案。

无人机快递

2013-03-30北京
一个新技术的出现,尤其是在前期往往会给人们带来一些麻烦,但随着一些新技术的提出,新技术的加入全新领域,或者说全新的一些方式,带给人们的麻烦会越来越少,带给人们的便利会越来越多。
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无人机快递

胡家祺 2013-03-30

我不知道大家有没有想过,如果有一天你不出家门,你看到一款很好的产品,你会不会想到有一架飞机会给你送来,而不是快递敲你家门呢?那么,现在就让我们来看一下。

我最早接触无人机是在大二,在2011年我们去参加了“挑战杯”。参加“挑战杯”的时候,我们结识了来自全国各地的高校的一些同样充满创意的学生,我们在一起交流了很多,然后我们回来。我就想,我们做了这个无人机,难道它只能用于传统的航拍和装上摄像头去进行一些侦查吗?我们能不能利用这个平台,去干一些更有价值的事情呢?

后来我们就想到,面对城市现在这种拥堵的路况,我们头顶的空间为什么没有被利用起来呢?后来我们就讨论,我们需要做一架飞机来向人们传递这样的概念,我们后来就上网去搜到底有没有人之前做过类似的东西。我们在Google上搜drone delivery,发现根本没有相关的新闻。

我们也在想是不是我们的想法有问题或者说是不是我们的想法过于超前,不过我们觉得如果这个事情前人没做过,我们就有意义尝试,我们后来就讨论说要做一个什么样的飞行器来向人们传递出这样的概念呢?

因为我和我的团队其他成员都非常喜欢看科幻电影,所以我们经常从科幻电影里去找一些灵感,后来我们就发现《终结者III》里面有一款很酷的飞行器,就是屏幕当中的这个,它叫Hunter-Killer。看过《终结者III》的人肯定都知道这个Hunter-Killer,是电影中天网用来屠杀人类的机器。

但我们想把它改造一下,它下面有一个武器云台,我们把它换成一个机械臂,这样让它去抓拿一些东西,看看它能不能给我们去送货。

这个就是我们当初做的一个图纸,我们确定做这个飞行器之后就遇到一个很大的困难。我们上网找了很多的资料,包括搜Hunter-Killer。发现可用的资料,可以参考的东西非常少。第一是前人没有做过,第二是我们只有电影的截图。而这架飞机仅在电影里出现了不到60秒的时间,所以我们就根据电影里的形象手绘了这张图纸然后我们就一步一步地讨论这个飞机具体用什么样的结构,用什么样的控制方式让它真正飞起来。

因为大家都知道电影里的那个形象是用电脑制作的,它没有做出实物,而我们要做出一架1:1的实物,让它真正能飞起来。这个就是我们完成的成品,大家可以看这个样子跟电影里的已经很像了,这个是它最初的样子,这个里面用的是碳纤维骨架,碳纤维骨架作为它主要成立的结构,这是我们制作的一些过程,这是它还没有喷漆时候的状态,这个是最终完成的一个结构,它下面有一个爪子,给它加了一个爪子可以拿一些东西,这个是到了试飞阶段。

到后期试飞阶段我们面临了很多问题,尤其是哈尔滨的天气。大家可能也都知道,非常的寒冷,尤其到了冬季,就是说它的电池,还有里面的飞行控制板都对温度非常敏感。我们一开始拿去试飞的时候,刚一拿出去飞行控制板就停止工作了,然后电池效率下降得也非常的快。所以我们后来就想了一些办法,用那种给人用的热贴,贴在各种有用的器件上,然后电池出去飞之前也需要预热,就这样我们完成了一系列的试验。

可以说是在一个多月内,进行了密集的这样的试飞,最终将参数调得比较合适了,然后能达到一个比较好的飞行效果,后来我们做完这架飞机的时候,联系到了2003年参与制作《终结者III》电影的视觉特效总监Peter先生,这架飞机就是当初他领导的一个团队设计的这样的一个形象。

他在看到我们的作品之后感到非常的惊讶,其实在给他发邮件之前我还有一定的顾虑,我觉得他会不会想说,你们中国人又山寨我们的东西。我确实有这方面的顾虑,可收到他回信的时候,我觉得我们团队所付出的一切努力都没有白费。我们得到了他的充分肯定,然后他说我们保持联系,以后看看大家有没有什么新的想法。这是我非常感动的一件事,还有我想说这架飞机的确凝聚了我们团队很多成员的心血。

在一年多的时间里面,我们真的是很苦逼可以说,别人跟女朋友看电影去了,我们在做飞机,别人在DotA,我们在做飞机,别人去打球,我们还是在做飞机,别人在打飞机,我们还是在做飞机。

就这样一年的时间里连制作带试飞,我们终于把它把这个概念传递出来了。那么在之后,就是在这架飞机已经完成调试,已经完成了这个视频的制作。同时,我跟团队的其他成员也在商量,我们说,如果想做好这件事,我们一定要有一个严谨的方案,而不是这样一架比较科幻的飞机。

我们应该怎么去做呢?然后我们上网查了很多资料,发现之前并没有人做过类似的事情,所有的东西可能需要我们通过我们自己的想象去完成,所以我们就提出了一套较为严谨的方案,也是较为可行的一套方案。

这套方案由三个系统组成,一个是可以自主飞行的运输载具,另外一个是全自动化的地面基站,还有一个就是用户的客户端,这三者组成了整个无人机递送系统。

下面这个就是我们设计的第一代实用化的客户端,它的名字叫做“智能蜂”。之所以起这个名字就是想希望它能像蜜蜂那样勤劳地去工作,另一方面它也具备一定自身的智能,能不依赖人去控制它。大家可以看到它有一个眼睛,有很多人说它像EVE,实际上我们在设计的时候灵感并不来自于《机器人总动员》里的那个形象,是在一款游戏里边找到了这个灵感。

这架飞机跟刚才大家看到的我们演示这架飞机,其实原理是一样的,飞行原理是完全一样的,只是它更好看一点。我们之所以把它设计成这样的,就是想让它跟人的亲和力更强一些,跟人的人机交互的性能更好一些,我们不希望将来给用户去递送物品的是冷冰冰的机器。比如说像这样我们的第一代试验机,不希望是像这样的东西。而是一个活灵活现的可以用秀外慧中去形容的这样的一个飞机也好,或者说叫它机器人也好。

这个是我们设计的全自动化地面基站,这个东西可以说是这个概念可以说是我们首先提出来的,因为之前确实没有相应的东西,我们也没有可以参考的一些资料,所以很多这里面的技术细节也只能是我们自己去想象。

我简单地介绍一下,这个是一个降落区,每次送货回来的飞机都会在这里降落,这个是一个机械臂,它降落之后,机械臂会把它拿到传送带上,然后它会沿着传送带向这边走,这个是一个三维激光扫描仪,它会检测飞机是不是有一些破损,尤其是外观,还有就是它的驱动程序上有没有一些问题,主要是飞控程序。之所以检测外观,是怕有人是不是拿弹弓给它打了还是怎么样。

如果这个检测有问题,到下一步,这个机械臂就会把它放到检测区,如果没有问题它会到这里,这里是一个更换电池的区,这有一个三自由度机械臂和一个充电塔,会直接在这里更换电池,然后换完电池之后呢,它会到自动化仓储的这个仓库,然后会重新装填上新的货物,同时这有一个射频芯片会将新的送货路径传递到它的飞控板上,然后它到了起飞区,就继续完成下面的送货的任务。

依据这个自动化地面站,整套系统就能高效地运营起来,而不需要这样的飞机落回地面之后,由人再去更换电池,再去重新输入它的路径。下面就是我们这个客户端就是这个箱子了,这个箱子是比较前期的一款产品。它是这样的,它是安在每家每户的窗户上,这面是朝外的,这一面是面向窗户的。用户在使用的时候,刚才大家也看到了这个飞机把包放到了这个箱子里,这个盖子盖上之后。用户就可以从这边把它拿出来,这像是传统的邮箱,只不过传统的邮箱固定在地面,而它放在每家每户的窗户上。

之所以我们设计了这样一个客户端,是希望飞机可以与人隔离开。因为人总是不靠谱的,可能做出任何意想不到的事情,尤其是有一些小孩,他可能好奇心比较强,可能会去够这个飞机,所以我们设计了这个叫做“Smart-Box”的这样一个客户端。借助这个客户端整套系统,再配合刚才两个,整套系统就可以高效地运转起来,这是我们未来的一个愿景就是像这样的一个情形,大家在家里就可以享受到飞机送来的各种各样的东西。

你可能加班熬到深夜需要一份夜宵,你只需要登录网站,把餐点好,然后不一会儿就会有飞机送来,你不需要下楼。所以说我们希望这些技术能够尽快地得以应用,然后这样也能给大家尽快地提供便利。

下面我想着重说一下我们另外的一个服务是Linkheart,Linkheart是主要是想提供一种公益化的服务,而且是面向偏远地区。我们想用一种全新设计的飞行器来覆盖可能有一些有时候不通公路或者说有一些山区这样的一些地区,当这样的地区需要有一些急需物资运送的时候,这种飞行器就能发挥很大的作用。

我们目前考虑的并不使用智能蜂这种飞行器,我们会设计一种全新的飞行器来执行这个任务,而整个项目都是公益性质的,是不收任何费用的。

我们的网站是在今年的二月份上线的,我们后来收到了大量来自全国各地的来信,大家有很多疑问,我想在这里集中说一下。首先,大家担心的最多的就是它的安全问题,因为这个东西在天上飞,保不准它会撞上什么,或者是它自己会不会失控自己掉下来,会不会掉下来砸到人。我想呢,这只是一个概率问题,因为现在民航客机也没法保证百分之百的安全运行。

我想说的是一个新技术的出现,尤其是在前期往往会给人们带来一些麻烦,但随着一些新技术的提出,新技术的加入全新领域,或者说全新的一些方式,带给人们的麻烦会越来越少,带给人们的便利会越来越多。

那么我们在安全性这方面的考虑是这样的,我们有基于主动安全和被动安全的相关的技术,目前这些技术也正在申请专利,这些技术也是首次被应用在无人机,或者说多旋翼飞行器上面。

我们的想法是通过主动安全,有效地避免它跟一些障碍物的碰撞。通过被动安全,使它完全失控,坠落的时候,万一砸到人,使它产生的伤害降到最小。另外一个安全就是飞机的安全或者说货物的安全,别我运送了一个很重要的东西,结果飞机也丢了,货也丢了,这就得不偿失了。

我看网上有人说用弹弓就可以把它打下来,用气枪打,用竹竿捅。其实可能大家并不了解这个飞行器,或者说并不了解我们所做的东西。其实不是像大家想象的那么简单,这东西会那么容易受到攻击。比起这些我们更加担心的是采用类似于电子战的方法,比如说,伊朗俘获美军的无人机。我们肯定是要在数据链安全这方面下很多功夫,但是一旦我们的飞机被别人俘获了,我们会把飞机送给他,但是他需要告诉我们漏洞在哪里。

另外大家很关心的是价格问题就是屌丝能不能用得起,目前以我们的这个架构来讲,它的成本是大约三毛钱一公里,任务半径是十公里,也就是成本最远也就是三块钱。现在人的成本是在不断提高的,尤其是在国外,你订个披萨还要给个小费,所以它的速度优势还有它的成本优势应该还是很明显的,并不像大家想象的那么昂贵。

还有就是政府的问题,法律法规的问题,这很重要。大家知道这种东西既然能能送披萨,也能发传单,政府可能非常担心这件事情。不过呢,我们前期的想法是面向美国市场,因为美国市场的法律非常明确。

去年2月份奥巴马签署了一项法案要求“FAA”--美国联邦航空管理局在2015年允许无人机商用化,也就是在那个时候美国会出现一系列基于无人机的新的应用的出现。到那个时候,如果我们能掌握相关的技术,我们一定会到美国市场加以尝试,当然也不排除在国内小规模进行运营的一些想法。我们这次演讲回去很有可能就会在我们学校首先提供这样的服务,无人机送餐服务。

最后我想说,这项技术听起来比较新,大家感觉可能遥不可及,但是我们在这个全新的领域去探索,去总结一些经验,也走了很多弯路,我们想我们的后人如果谁能来做这件事,可以站在我们的基础之上来把它做好,或者说我们也能起到一个抛砖引玉的效果。

我想说的是我们的团队会在这个领域内不断地去研发,不断地走下去,也许在未来有一天,大家在家里品尝着无人机送来的美食的时候,还能再想起我们吧。

谢谢大家!