9月13日,在第四屆世界無人機大會現(xiàn)場拍攝的一款最大載重240kg的縱列式雙旋翼無人機。新華社發(fā)
植保無人機、警用無人機、物流無人機、消防無人機等應有盡有。9月13日,以“點亮智慧新未來”為主題的2020第四屆世界無人機大會暨第五屆深圳國際無人機展在深圳開幕。
現(xiàn)場,由哈工大實驗室自主研發(fā)的大型仿生撲翼無人機以鳳凰造型展翅欲飛,這種仿生撲翼機具有翼展大、續(xù)航能力強、信號強等特點;大型垂直起降智能飛行器V400信天翁全球首發(fā);無人機足球賽正激烈角逐;各色各樣型號外觀的特種裝備無人機吸引市民駐足拍照……在室內(nèi)展區(qū),未來感和科技感十足的無人機,出盡風頭,帶給人們應用無處不在的驚喜。據(jù)預測,到2023年無人機行業(yè)市場規(guī)模有望超過千億元,年復合增速超過60%。
仿生無人機研發(fā)熱潮不斷
眼下,我國無人機發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型加速的“黃金期”。
在這一時期,各種航拍、植保、測繪、巡檢應用無疑是無人機布局的焦點,但與此同時,為了進一步拓寬無人機商用的可能性,研發(fā)者們也在積極探索各種新的無人機技術(shù)。
依托仿生技術(shù)誕生的仿生無人機,近來正逐漸成為行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。
“所謂‘仿生無人機’,就是借鑒模仿自然生物的飛行方式和控制體系,再結(jié)合各種材料、力學等技術(shù)而研制的無人機。”河北省電子政務學會、河北省智慧城市聯(lián)合會、河北省無人機行業(yè)協(xié)會聯(lián)合黨支部書記董振國說,在此次無人機大會上,哈工大自主研發(fā)的仿生撲翼飛行機器人“鳳凰”就是仿生無人機應用的最佳詮釋。
與固定翼、旋翼無人機相比,“鳳凰”的運動原理有很大不同。
據(jù)介紹,它完全模仿大型鳥類的飛行方式,依靠撲動翅膀產(chǎn)生推力和升力,通過尾部控制方向、實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎,其中包含空氣動力學、飛行力學、仿生學、材料學、電氣和控制理論等多門學科的融合創(chuàng)新成果。在相同的機體重量和能源容量條件下,它可飛行更長時間,最長可達一個小時。因而它在抗風能力、帶載能力、巡航能力等方面均有優(yōu)勢,市場前景廣闊,軍用領(lǐng)域有軍事偵察、反恐防暴;民用領(lǐng)域有環(huán)境探測、災害救援、機場驅(qū)鳥等。
此外,展會上,一飛智控(天津)科技有限公司發(fā)布了新一代集群表演無人機“敏捷蜂Ⅱ型”。未來幾年,該公司還將圍繞無人機集群控制技術(shù)和智能化做更深入的探索。
“簡單來說,無人機智能集群就是無人機群在人工智能的控制下,可以自主完成很多任務。”董振國介紹。
“集群智能”技術(shù)的靈感源于蟻群、蜂群等自然界中的集群生物,這類型的生物單體都很弱小,但卻有著非常強大的群體協(xié)作能力,能夠完成諸如蜂巢、蟻穴等非常精巧復雜的“工程”。“現(xiàn)在的無人機集群智能技術(shù)就是模擬了蜜蜂和螞蟻之間的溝通協(xié)作方式,并且以此來增強無人機群的整體作戰(zhàn)能力。”董振國說,通過對昆蟲間智能集群行為的探索逐漸涌現(xiàn)了諸多智能集群算法,多個無人機通過彼此的感知交互、信息傳遞、協(xié)同工作在險惡的環(huán)境下可以低成本完成多樣性的復雜任務。
“仿生無人機的未來商用價值和空間確實非常大。”但也有專家表示,要實現(xiàn)其商用落地和普及,卻也并不容易。因為當前其應用面臨著兩方面的難題。
其一是技術(shù)上。由于仿生無人機研發(fā)需要跨學科協(xié)作,需要在動力、飛行方式、功能材料等方面不斷探索和創(chuàng)新,同時還要考慮實際應用中的噪音等問題,因此在研發(fā)技術(shù)上存在不小困難。
其二是成本上。不管是技術(shù)還是材料,都需要高昂的資金投入,這導致仿生機器人研發(fā)出來后價格不菲,而過于昂貴的價格讓一般企業(yè)很難進行量產(chǎn)。以仿生機器狗spot為例,其價格基本相當于一輛豪車,過高的價格讓它們更多成為展示觀賞的擺件,離實際落地商用之路甚遠。
董振國表示,未來仿生無人機要想從實驗室走進市場,還需要革新技術(shù)、材料和控制方式,讓無人機既接近生物性能,又滿足復雜場景應用,同時降低能耗、增加效率、減少成本。
“空中出租車”距我們還有多遠
新冠肺炎疫情發(fā)生以來,少接觸、不聚集成為很多人的生活常態(tài)。在此背景下,很多人采購生活物資的渠道也從線下轉(zhuǎn)移到線上,這在一定程度上增加了快遞配送需求。為了盡可能減少人與人之間的接觸,不少物流、電商企業(yè)紛紛采用零接觸的“無人配送”服務方案,表現(xiàn)格外亮眼。
“其實,這些‘無人配送’的應用場景,并不是新鮮事物。”董振國舉例,比如,近幾年隨著無人技術(shù)的發(fā)展和應用,在一些城市出現(xiàn)了無人配送車、智能送餐機器人的身影。
低速載物的“無人配送”,補充了運力,提高了配送效率。面向未來,除了載物,研發(fā)出能夠載人的無人飛行器,實際上也是諸多行業(yè)公司在探索的方向。
來自上海金山華東無人機基地的上海峰飛航空科技有限公司,在展會上進行了400公斤級大型垂直起降智能飛行器——V400信天翁的全球首發(fā)。據(jù)稱,該公司的戰(zhàn)略是以大型智能物流飛行器+“空中出租車”自動駕駛載人飛行器為主要產(chǎn)品布局,構(gòu)建空中物流運營系統(tǒng)和空中立體出行方式。
據(jù)公司負責人介紹,V400信天翁問世后,將主要用于快遞物流、緊急物資運輸、醫(yī)療救援以及消防應急等場景,特別是在山區(qū)和海島運輸場景中,可節(jié)省大量時間,效率優(yōu)勢明顯。比如從上海金山到舟山的東極島,以往汽車+輪船方式全程300公里,路上需要5個半小時。如果采用V400信天翁擔任“物流快遞員”,直線距離縮短到140公里,只需1小時就能送達。如若是從四川雅安運輸物資到西部山區(qū)的理塘縣,傳統(tǒng)的汽車+輪船全程430公里,需要長途跋涉10個小時,信天翁出場后,直線飛行距離250公里,僅需1小時45分鐘就能完成任務。
但該負責人也指出,載人這個目標實現(xiàn)時間會比較長,所以該公司考慮先載貨、再載人。載人是未來最大的市場,該公司今年會推進載人飛行器的首飛。
“中國目前研發(fā)的電池能量密度更高,在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)方面也有優(yōu)勢,因此可以加快‘空中出租車’在國內(nèi)的推進。當然核心還是人才,包括飛行器設計、算法相關(guān)的人才加入。”有業(yè)內(nèi)人士表示。
無人機大有可為
無人機的3D建模為城市安全帶來了真正的便捷。
“在應急救援、消防、自然災害或者是特大的事故面前,無人機的3D建模就顯得非常重要。特別是在重大的消防事件中,無人機展示的可能更為直接。”中國無人機協(xié)會會長、無人機產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長楊金才舉例,比如高樓大廈之間,道路非常窄,消防車進出比較難,如果一時拿不出建筑的消防圖紙,只要利用無人機圍著大樓飛一圈,大廈的立體圖就會一覽無余,消防時很容易知道哪一層發(fā)生了什么事情,進而立刻做出處置方案。
楊金才以石家莊市靈壽縣為例,他表示,只需要半個小時或十五分鐘的時間,用兩臺無人機就能把城市面貌以及三維立體圖繪畫出來。
此外,無人機也讓農(nóng)業(yè)“飛”了起來。
在中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站甜葉菊種植基地,科研團隊利用無人機高光譜成像技術(shù)對15個甜葉菊品種和5種不同有機肥處理的甜葉菊進行田間遙感監(jiān)測,建立了相關(guān)物質(zhì)含量分析模型。據(jù)介紹,中國農(nóng)業(yè)大學參與了曲周農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展先行區(qū)甜葉菊項目,使用無人機高光譜成像技術(shù)能夠?qū)崟r快速獲取田間數(shù)據(jù)。
“無人機在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、特種作業(yè)等方面都發(fā)揮著不可替代的作用??梢灶A測,未來十年,無人機可能會成為繼汽車、手機之后一大通用工具。”董振國說,那個時候,無人機將越來越多地走進人們生活,成為每個人生活中不可或缺的一部分。
隨著5G商用時代來臨,無人機全新的應用場景也逐漸顯現(xiàn)。
例如,北京世園會上,中國電信5G體驗館就為游客直接體驗5G與無人機的“跨界合作”提供了機會。館內(nèi),戴上VR眼鏡,跟隨5G無人機拍攝的高清畫面,世園會園區(qū)永寧閣、中國館等主要建筑和絢麗多姿的百草群芳,生動地呈現(xiàn)在游客眼前,猶如乘著無人機在空中飛翔盤旋。
除了視頻娛樂外,5G無人機還能幫警察“抓小偷”。2019年,深圳市寶安塘頭派出所與中國電信合作,啟動全國首個“5G+無人機科技警務”示范應用。警用摩托車裝配上更智能的5G設備、警用無人機在空中自動巡邏,警務人員也佩戴上了更先進的AR眼鏡。地空兼顧、點面俱全的巡邏力度,讓犯罪分子無所遁形。
中國電信相關(guān)負責人介紹:“搭載5G技術(shù)的警用無人機可在自動巡檢監(jiān)控中,實現(xiàn)4K畫質(zhì)的圖像傳輸,便于警務人員識別犯罪嫌疑人特征;無人機可在制高點觀測整個事件,對目標進行全面全程跟蹤及拍攝;根據(jù)不同案件和事件,無人機可在不同角度、不同距離和不同光線條件下作業(yè),準確傳遞現(xiàn)場信息。”
“無人機的應用場景隨著今后信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的越發(fā)強大,將更為廣闊。”但董振國也表示,目前市場上無人機應用領(lǐng)域的人才十分緊缺。
可喜的是,今后這一局面或許會得到有效改善。越來越多的學校開設了無人機方面的課程。河北機電職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系主任謝青海說,他們在2017年開設了無人機應用技術(shù)專業(yè),目前除了培養(yǎng)無人機“飛手”外,還在無人機維護等方面對學生進行培養(yǎng)。(河北日報記者王璐丹)