无人机 未来的人机交互是这样的

   |    2016年5月18日  |   黑科技  |    评论已关闭  |    189

文章来源:科普中国微信公众号

科学家预测:人类100年后很有可能住在海底城市、享用3D打印食物,乘坐无人机出行旅游……无人机近年来一直是一个很火的话题,除了一些新奇的玩法之外,日新月异的科学技术会为我们带来什么样的未来呢?人们教会无人飞行器如何载重飞行、如何应对干扰……总而言之,教会无人飞行器学习一切与外界互动的方法。

(图片出自TED视频截图)
(图片出自TED视频截图)

如何突破自主飞行器的局限?

如果一个机器要实现自主飞行,那它必须全面了解空间中所有物体的动态。之前,科学家通常利用外置摄像机来对物体进行定位,这种方法使人能集中精力应对飞行器高速运行时出现的多变情况。现在,科学家研究出了一种新定位技术,无人飞行器使用内置传感器确定其在空间中的位置,并通过内置计算机决定自己应如何应对。唯一的外部命令属于高级命令,如起飞和降落等。

尾座式垂直起落机

所谓的“尾座式垂直起落机”能够自己寻找目标并完成任务。与其他固定机翼飞行器一样,它能够有效地向前飞行,但它比直升飞机完成得更出色,而且花样更多。它能够盘旋,折服于它起飞和降落的巨大优势,同时有了更大的变通性。有利必有弊,尾座式垂直起落机容易受到大风的影响,科学家正在研发新的控制结构和计算方法来克服这一局限。科学家希望飞行器能在无论任何情况下,都能迅速恢复到飞行状态,并能通过飞行训练,不断提高飞行性能。

研究过程中,科学家会思考一些抽象的基础性问题,并试图找到核心答案。例如控制飞行器中至少需要多少个可动零部件?

我们都知道,直升飞机有上千个可动部件都会对人体产生伤害。实际上,几十年前,熟练的飞行员遥控操作的飞行器中只有两个运动部件——旋螺桨和尾部方向舵。其实只需要一个部件就够了。

(图片出自TED视频截图)
(图片出自TED视频截图)

单通道旋转飞行器

单通道旋转飞行器是全世界最简单的遥控飞行装置,它只有一个可动部件——螺旋桨。没有襟翼、没有铰链、没有副翼,也没有其他的促动器和控制面板。尽管结构简单,但它的大脑非常发达,使它能够稳定飞行,并在空间中任意飞行。即使这样,他也没有尾座式垂直飞行器复杂的计算程序,也就是说,要让它飞起来,必须以正确的方式把它放飞出去。

如果说单通道旋转飞行器是集约化设计的一种尝试,那么,有着八个螺旋桨的全向直升机就是一种繁复设计的尝试,这些多余的设置有什么用?大家首先应注意到这个飞行器是高度对称的。所以在定位表现上具有对立性,这赋予了它非凡的能力,他可以在空间中任意移动。它的结构具有先天的复杂性,这源于八个螺旋桨之间的相互作用。可提前设定一些特性,其他特性在飞行中自动生成。

如果飞行器要成为我们生活中的一部分,那它必须具备极高的安全性和可靠性。一个高性能的四方形升降机有两个独立螺旋桨,如果其中某个部件出了故障,马达、螺旋桨、电子设备坏了,甚至电池没电了,它仍然能飞,尽管飞行姿势有些走样。

大量具有相互协作功能的自主飞行器为我们带来了一种全新的、美的视觉感受,一个微型四方形升降机还没有一片面包重,装上定位系统,设计专门的计算方式。每个飞行器都知道自己在空间中的位置,而且都有自控系统,因此机群中飞行器的数量是不受限制的。

事实上,我们很难预测处于萌芽状态的科技将会带来怎样的影响,它不断启发我们:宇宙如此神奇美妙,充满创造力和智慧的人类能够一如此惊人的方式去展现宇宙的魅力!无人飞行器技术具有巨大的商业和经济潜力,更为它的魅力锦上添花。无论如何,一个新的人工智能时代已经到来!

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