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無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

國(guó)際視野
豆豆8年前
無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


原標(biāo)題:無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆? | 附近期無(wú)人機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài):微型傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)、飛行海洋滑翔器、蜻蜓活體微型無(wú)人機(jī)……


目前企業(yè)對(duì)空中無(wú)人機(jī)的研究和應(yīng)用僅僅是淺嘗輒止。在未來(lái)的二十年,企業(yè)將利用工業(yè)無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備、追蹤貨物運(yùn)輸,甚至把日用百貨送到你家門口。波士頓咨詢公司(BCG)估測(cè),到2050年,美國(guó)和歐洲地區(qū)的工業(yè)無(wú)人機(jī)將超過100萬(wàn)臺(tái),每年可以產(chǎn)生價(jià)值500億美元的產(chǎn)品和服務(wù)收入。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


由于大多數(shù)的終端用戶企業(yè)會(huì)把無(wú)人機(jī)的實(shí)際操作和維護(hù)移交給第三方,所以比起制造無(wú)人機(jī),運(yùn)營(yíng)無(wú)人機(jī)和為終端用戶管理無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)等服務(wù)所產(chǎn)生的價(jià)值更大。而且無(wú)人機(jī)捕獲的數(shù)據(jù)將會(huì)幫助終端用戶找到更高效的運(yùn)營(yíng)模式,從而為其創(chuàng)造價(jià)值。在一些行業(yè),無(wú)人機(jī)可以帶來(lái)新的商業(yè)模式和商機(jī)。以農(nóng)業(yè)為例,下一代無(wú)人機(jī)可以飛過田地、分析條件,識(shí)別出需要更多肥料來(lái)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的地點(diǎn)。敦豪速遞(DHL)、亞馬遜和谷歌等公司正在研發(fā)無(wú)人機(jī)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化送貨。保險(xiǎn)公司將推出無(wú)人機(jī)保險(xiǎn)項(xiàng)目,并考慮使用無(wú)人機(jī)檢測(cè)風(fēng)暴和自然災(zāi)害造成的損害。電信公司可能會(huì)出售無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)來(lái)引導(dǎo)無(wú)人機(jī),并轉(zhuǎn)播他們收集到的數(shù)據(jù)。


今天,沒有人能夠預(yù)測(cè)出工業(yè)無(wú)人機(jī)全部的應(yīng)用范圍。有些是顯而易見的,比如讓無(wú)人機(jī)代替人類去檢測(cè)海上石油鉆塔頂部的機(jī)器。但在許多行業(yè)領(lǐng)域,企業(yè)仍需要去探尋無(wú)人機(jī)的具體應(yīng)用。企業(yè)可以從一些靠無(wú)人機(jī)收集更高效的數(shù)據(jù)入手考慮,以無(wú)人機(jī)替代現(xiàn)有的收集方法,并考慮一下如何使用這些數(shù)據(jù)。然后企業(yè)可以決定需要多少無(wú)人機(jī)的專業(yè)知識(shí)來(lái)獲取已知的商業(yè)收益。現(xiàn)在是企業(yè)了解無(wú)人機(jī)的能力并開始構(gòu)建無(wú)人機(jī)策略的時(shí)候了。


進(jìn)軍無(wú)人機(jī)世界


世界各地的無(wú)人機(jī)愛好者和軍隊(duì)已經(jīng)使用空中無(wú)人機(jī)多年了。如今無(wú)人機(jī)在各行各業(yè)中的應(yīng)用將更加普遍。裝有攝像機(jī)的小型無(wú)人機(jī)被用于檢測(cè)石油鉆塔、監(jiān)控農(nóng)田和礦場(chǎng)、檢查電信塔。下一代無(wú)人機(jī)將被派遣到視線范圍之外,用于檢查數(shù)百英里外的輸油管道、運(yùn)送包裹或協(xié)助搜索及救援行動(dòng)。最終,標(biāo)準(zhǔn)尺寸的可自駕貨機(jī)和客機(jī)也將加入無(wú)人機(jī)行列,這對(duì)正在規(guī)劃下一代產(chǎn)品的航空航天公司具有重要意義。


我們可以看到工業(yè)無(wú)人機(jī)的使用經(jīng)歷了三波浪潮。第一波浪潮是當(dāng)下正在進(jìn)行的,是視線范圍之內(nèi)的應(yīng)用,操作員來(lái)操作無(wú)人機(jī)在視線內(nèi)運(yùn)行。第二波將在未來(lái)五年內(nèi)涌現(xiàn),屆時(shí)將引入遠(yuǎn)程應(yīng)用,比如遠(yuǎn)洋船舶觀測(cè)。第三波浪潮將會(huì)出現(xiàn)在25年后,到時(shí)候標(biāo)準(zhǔn)尺寸的自駕飛機(jī)將會(huì)被研發(fā)出來(lái)。


隨著企業(yè)在歐洲和美國(guó)組建起無(wú)人機(jī)隊(duì)伍,我們預(yù)計(jì)到2030年第一波和第二波無(wú)人機(jī)的數(shù)量將快速增加,然后到2050年,增長(zhǎng)速度會(huì)趨于穩(wěn)定,整個(gè)行業(yè)也將建立完善(參閱圖1)。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


第一波浪潮:視線應(yīng)用(目前)。工業(yè)無(wú)人機(jī)通常用于檢測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)設(shè)備,幫助測(cè)量性能,避免故障的發(fā)生。這些無(wú)人機(jī)只能局限在非常低的空域——通常只有500英尺,還需要操作員來(lái)監(jiān)控和引導(dǎo)。油氣生產(chǎn)商利用無(wú)人機(jī)檢查海上平臺(tái)和煉油廠,避免人類做此類危險(xiǎn)的工作。在采礦業(yè),無(wú)人機(jī)是日常所需的設(shè)備,比如用于檢測(cè)庫(kù)存。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)可以用來(lái)繪制詳細(xì)的地圖,便于管理農(nóng)田。電信運(yùn)營(yíng)商利用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)輸電塔;在傳媒和娛樂行業(yè),無(wú)人機(jī)用于拍攝令人嘆為觀止的鏡頭,這些場(chǎng)景在以前是不可能被拍到的。


第二波浪潮:遠(yuǎn)程監(jiān)控(未來(lái)五年內(nèi))。目前大多數(shù)國(guó)家,包括美國(guó),都只允許無(wú)人機(jī)在視線范圍內(nèi)運(yùn)行。但我們預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年,越來(lái)越多的司法管轄區(qū)將允許無(wú)人機(jī)的飛行突破這一限制,從而形成對(duì)更大、更復(fù)雜的飛行器的需求。一旦技術(shù)被證明是安全的,我們預(yù)計(jì)監(jiān)管機(jī)構(gòu)將允許遠(yuǎn)程操作,這樣一來(lái),無(wú)人機(jī)就可能被用于檢查數(shù)百英里外的輸電線、運(yùn)送郵件和包裹。然而,我們估計(jì)無(wú)人機(jī)運(yùn)送快遞仍會(huì)受到限制,估計(jì)只能占到快遞總量的1%。


第三波浪潮:自駕飛機(jī)(未來(lái)25年內(nèi))。無(wú)人機(jī)的最前沿形式——自駕飛機(jī)——仍是一個(gè)遙遠(yuǎn)的構(gòu)想。但航空航天公司和航空機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始考慮怎么利用這些無(wú)人機(jī)工作了。這項(xiàng)提前了20年的計(jì)劃,既反映出航空航天行業(yè)產(chǎn)品周期長(zhǎng)的特性,又體現(xiàn)了這些挑戰(zhàn)的規(guī)模和難度。比如,自駕飛機(jī)需要絕對(duì)可靠的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)通信。我們希望自駕汽車和卡車的發(fā)展將有助于改善自駕飛機(jī)所需的技術(shù),并提高消費(fèi)者對(duì)該類產(chǎn)品的接受度。


價(jià)值在于服務(wù)和數(shù)據(jù)


隨著無(wú)人機(jī)的飛速普及,其價(jià)值也將迅速?gòu)臒o(wú)人機(jī)制造商那里轉(zhuǎn)移到了與無(wú)人機(jī)相關(guān)的服務(wù)供應(yīng)商身上。這一轉(zhuǎn)變包括將無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)外包給其他公司的無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商和可以分析無(wú)人機(jī)大數(shù)據(jù)流的公司(參閱圖2)。電信運(yùn)營(yíng)商也在其中:盡管無(wú)人機(jī)在復(fù)雜程度和性能方面都在進(jìn)步,但我們預(yù)計(jì)大多數(shù)無(wú)人機(jī)仍是低空飛行,這意味著它們很可能要依賴移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,從而擴(kuò)大對(duì)手機(jī)服務(wù)的需求。此外,軟件開發(fā)人員也將迎來(lái)機(jī)遇,比如為無(wú)人機(jī)飛行創(chuàng)建用戶界面和操作系統(tǒng)。系統(tǒng)集成商將有機(jī)會(huì)幫助公司將無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)導(dǎo)入IT系統(tǒng)。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


工業(yè)無(wú)人機(jī)也將創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。最初,需要有無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)人機(jī)服務(wù)或直接為無(wú)人機(jī)用戶服務(wù)。但隨著無(wú)人機(jī)自動(dòng)化程度的提高,這些崗位的必要性將逐漸降低。對(duì)無(wú)人機(jī)維修工人的需求將會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng),無(wú)人機(jī)的普及也會(huì)為保險(xiǎn)、IT咨詢以及其他為無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)用戶服務(wù)的行業(yè)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。最近,歐盟“單一歐洲天空飛航管理研究計(jì)劃(SESAR)”的一份報(bào)告描述了工業(yè)無(wú)人機(jī)創(chuàng)造的就業(yè)機(jī)會(huì)和其他經(jīng)濟(jì)影響,以及和無(wú)人機(jī)應(yīng)用發(fā)展相關(guān)的各種管理和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。


企業(yè)為迎接無(wú)人機(jī)時(shí)代做好準(zhǔn)備


企業(yè)如何從無(wú)人機(jī)的使用中獲益?為把無(wú)人機(jī)引進(jìn)自己的行業(yè),企業(yè)應(yīng)該做什么樣的準(zhǔn)備?我們從兩個(gè)角度看待這些問題:無(wú)人機(jī)如何為使用它們的公司提供新的運(yùn)營(yíng)方式,以及無(wú)人機(jī)如何促進(jìn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。


無(wú)人機(jī)如何帶來(lái)新的方法和運(yùn)營(yíng)模式?在許多行業(yè)中,企業(yè)可以利用無(wú)人機(jī)來(lái)重新改造工作流程、提高生產(chǎn)力。例如,無(wú)人機(jī)適用于不斷進(jìn)化的數(shù)據(jù)模型,用于管理礦井、農(nóng)場(chǎng)以及能源領(lǐng)域使用的設(shè)備。在其他行業(yè),比如保險(xiǎn)業(yè),無(wú)人機(jī)可能帶來(lái)全新的運(yùn)營(yíng)模式。以下是無(wú)人機(jī)帶來(lái)新型運(yùn)營(yíng)模式的重要案例:


采礦作業(yè)。無(wú)人機(jī)將與物聯(lián)網(wǎng)傳感器搭配使用,對(duì)礦山運(yùn)營(yíng)進(jìn)行數(shù)字化管理。無(wú)人機(jī)可以提供有關(guān)卡車、礦石和物資進(jìn)出礦場(chǎng)的數(shù)據(jù),從而優(yōu)化日常運(yùn)營(yíng)。它們還可以為礦坑的設(shè)計(jì)決策提供數(shù)據(jù)。


農(nóng)業(yè)。在耕種方面,無(wú)人機(jī)可以完善或替代其他的技術(shù),比如物聯(lián)網(wǎng)傳感器。目前無(wú)人機(jī)可以用于土地調(diào)查和其他的數(shù)據(jù)采集活動(dòng)。在將來(lái)它們可用于促進(jìn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,因?yàn)榫?xì)農(nóng)業(yè)需要根據(jù)不同區(qū)域農(nóng)田狀況的數(shù)據(jù)來(lái)更加精準(zhǔn)地管理灌溉和農(nóng)藥的使用。最終目的是增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,同時(shí)減少昂貴的投入。


能源與公共事業(yè)。無(wú)人機(jī)在降低風(fēng)險(xiǎn)和改進(jìn)操作方面有著巨大的潛力,所以可以被用來(lái)自動(dòng)檢測(cè)海上鉆井平臺(tái)和煉油廠、進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)、避免由于設(shè)備故障而產(chǎn)生的高昂損失。對(duì)公共事業(yè)公司來(lái)說,無(wú)人機(jī)不僅可以更好、更及時(shí)地監(jiān)測(cè)輸電線和太陽(yáng)能設(shè)備,還可有助于減少盜竊。


保險(xiǎn)業(yè):重塑理賠過程。申請(qǐng)和批準(zhǔn)理賠的過程既昂貴又費(fèi)時(shí),而且還很耗費(fèi)人力。無(wú)人機(jī)可以幫助改變這一過程。它們前往風(fēng)暴后被毀的房屋、汽車撞擊現(xiàn)場(chǎng)錄制視頻,收集報(bào)告所用的數(shù)據(jù)。警察仍在測(cè)試這一過程的可行性。依靠無(wú)人機(jī)不僅可以降低理賠過程的成本,還能提高為消費(fèi)者服務(wù)的速度,獲得更多的承保數(shù)據(jù)。


無(wú)人機(jī)將在哪些方面推動(dòng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的發(fā)展呢?大規(guī)模地使用無(wú)人機(jī)可以為電信和航空航天等眾多行業(yè)創(chuàng)造新的需求。


電信業(yè)。由于大多數(shù)無(wú)人機(jī)仍將是低空飛行器,因此可以通過蜂窩電話網(wǎng)進(jìn)行通訊,電信運(yùn)營(yíng)商或許可以向無(wú)人機(jī)操作者售賣數(shù)據(jù)服務(wù)。鑒于潛在的市場(chǎng)規(guī)模,為適應(yīng)無(wú)人機(jī)的交通模式,即便投資額外的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和修改天線都是值得的。


技術(shù)供應(yīng)商。技術(shù)供應(yīng)商有很大的機(jī)會(huì)能夠?qū)o(wú)人機(jī)發(fā)展成一個(gè)新的收入來(lái)源。比如,云服務(wù)的供應(yīng)商可以針對(duì)無(wú)人機(jī)服務(wù)的供應(yīng)商及其顧客開發(fā)新的業(yè)務(wù)。無(wú)人機(jī)服務(wù)需要操作平臺(tái)來(lái)管理無(wú)人機(jī),終端用戶也需要數(shù)據(jù)管理和分析服務(wù)。


保險(xiǎn)業(yè)。無(wú)人機(jī)需要投保,這就為保險(xiǎn)業(yè)提供了一個(gè)新市場(chǎng)。全自動(dòng)的無(wú)人機(jī)將會(huì)帶來(lái)新的承保挑戰(zhàn)。


零售業(yè)。送貨無(wú)人機(jī)可能成為零售商的發(fā)展機(jī)遇。自動(dòng)化運(yùn)貨可能會(huì)提高某類產(chǎn)品的銷量,例如服裝、藥品和雜貨。


郵政包裹業(yè)務(wù)。盡管有亞馬遜的Prime Air、敦豪速遞的Parcelcopter、谷歌的Project Wing等高調(diào)的研發(fā)項(xiàng)目,但在自動(dòng)化包裹運(yùn)輸方面仍存在許多問題。目前尚不清楚無(wú)人機(jī)能否實(shí)現(xiàn)最后一英里交貨。但它們可以把快遞送到投件箱,或是在分配中心幫忙。鑒于有些企業(yè)和消費(fèi)者愿意為頂級(jí)的速度和便利支付額外的費(fèi)用,無(wú)人機(jī)也可用來(lái)提供高品質(zhì)或快速送貨服務(wù)。


航空航天與國(guó)防。航空航天將會(huì)成為無(wú)人機(jī)的終極前沿。航空航天制造商應(yīng)繼續(xù)審視自己的研發(fā)產(chǎn)品線,評(píng)估推出自駕飛機(jī)的重要性。他們還應(yīng)該與航空公司、貨運(yùn)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作,了解所需的合規(guī)應(yīng)用。對(duì)企業(yè)而言,另一個(gè)需要考慮的因素是,自駕飛機(jī)是否會(huì)成為主線業(yè)務(wù)的一部分,亦或是一個(gè)需要在能力方面進(jìn)行根本性改變的獨(dú)立業(yè)務(wù)。


各類企業(yè)都應(yīng)該考慮無(wú)人機(jī)對(duì)自己的業(yè)務(wù)和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境所產(chǎn)生的意義。領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)該考慮采取以下幾步:


確定無(wú)人機(jī)可以采集的信息種類。除了確定無(wú)人機(jī)可以采集的信息種類之外,企業(yè)還應(yīng)該找出無(wú)人機(jī)在哪些領(lǐng)域比員工或其他技術(shù)做得更好、更有效。


評(píng)估潛在的投資收益。了解無(wú)人機(jī)投資的潛在財(cái)務(wù)和戰(zhàn)略回報(bào)有助于企業(yè)確定他們是利用內(nèi)部能力完成無(wú)人機(jī)的工作還是要外包。


與監(jiān)管機(jī)構(gòu)接觸。如果無(wú)人機(jī)對(duì)一個(gè)企業(yè)的未來(lái)很重要,那么該企業(yè)可能希望通過鼓勵(lì)有關(guān)部門建立飛行控制系統(tǒng)、支持相關(guān)的安全法規(guī)來(lái)促進(jìn)工業(yè)無(wú)人機(jī)的發(fā)展。


無(wú)人機(jī)進(jìn)軍工業(yè)是一個(gè)令人興奮的發(fā)展。工業(yè)無(wú)人機(jī)是一種非凡的工具,它結(jié)合了類似物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集能力和幾乎無(wú)限的移動(dòng)能力。不久,無(wú)人機(jī)將會(huì)被允許運(yùn)輸物體。我們才剛剛開始了解,企業(yè)該如何利用這種強(qiáng)大的才智組合使其更有效地發(fā)揮作用,甚至找到了全新的運(yùn)營(yíng)方式。如今,企業(yè)應(yīng)該盡可能地觀察學(xué)習(xí),以確定自己是否需要引領(lǐng)潮流的前沿。


美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)

具有視覺感知功能的微型無(wú)人機(jī)


美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)目前已經(jīng)研制出了一個(gè)微型傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)原型,目前正在進(jìn)行試驗(yàn)。該無(wú)人機(jī)重約300g,可像直升機(jī)一樣起飛和懸停,亦可向固定翼飛機(jī)一樣加速飛行。該機(jī)將只配備機(jī)載照相機(jī)作為任務(wù)載荷,設(shè)計(jì)用于低空ISR任務(wù),以便為地面士兵提供周邊戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和敵方兵力情況。為實(shí)現(xiàn)自主飛行,該機(jī)最終將會(huì)集成計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行環(huán)境感知,探測(cè)墻壁、規(guī)避障礙等,并可在收集態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)任務(wù)環(huán)境自行尋找合適的落腳點(diǎn)停留。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


中國(guó)彩虹5無(wú)人機(jī)量產(chǎn)

外媒解析中國(guó)“彩虹”-5無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)


美國(guó)外交學(xué)者網(wǎng)站7月18日?qǐng)?bào)道稱,據(jù)中方媒體報(bào)道,中國(guó)航天科技集團(tuán)最新研發(fā)、性能最強(qiáng)的攻擊和偵察無(wú)人機(jī)“彩虹”-5無(wú)人機(jī)已經(jīng)為量產(chǎn)做好準(zhǔn)備。


報(bào)道稱,據(jù)“彩虹”系列無(wú)人機(jī)的總工程師石文表示,“彩虹”-5無(wú)人機(jī)和美國(guó)生產(chǎn)的MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)一樣好。不過有人猜測(cè),與美國(guó)生產(chǎn)的“捕食者”無(wú)人機(jī)或“死神”無(wú)人機(jī)相比,“彩虹”-5的發(fā)動(dòng)機(jī)要弱得多,導(dǎo)致其與美國(guó)的型號(hào)相比航程和速度會(huì)弱一些。與西方的無(wú)人機(jī)相比,中國(guó)的無(wú)人機(jī)(包括“翼龍”-2在內(nèi))在偵察和整體續(xù)航能力方面有差距。


報(bào)道稱,作為一款中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī),據(jù)說“彩虹”-5無(wú)人機(jī)的翼展長(zhǎng)達(dá)21米,可承載高達(dá)1200千克的有效載荷——載重能力是以前的“彩虹”系列戰(zhàn)斗無(wú)人機(jī)的2.6倍??傮w而言,“彩虹”-5無(wú)人機(jī)可以攜帶多達(dá)16件空對(duì)地武器,包括“藍(lán)箭”-7激光制導(dǎo)空對(duì)地導(dǎo)彈,“TG100”激光/INS/GPS制導(dǎo)炸彈,以及AR-1/HJ-10反坦克導(dǎo)彈。


報(bào)道稱,據(jù)說,“彩虹”-5無(wú)人機(jī)能和其他戰(zhàn)斗無(wú)人機(jī)配合,執(zhí)行聯(lián)合任務(wù)。石文曾表示:“另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是,‘彩虹’-5能和之前的型號(hào)‘彩虹’-3和‘彩虹’-4進(jìn)行聯(lián)合攻擊,因?yàn)樗鼈兡芄蚕硐嗤臄?shù)據(jù)鏈接和控制系統(tǒng)。因此,‘彩虹’-3和‘彩虹’-4的現(xiàn)有用戶很容易就能讓‘彩虹’-5融入他們的無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)。”


有報(bào)道顯示,這款無(wú)人機(jī)的最大航程為6500公里,最終可以增加到10000公里。據(jù)稱,其實(shí)用升限超過7000米。


另?yè)?jù)英國(guó)《泰晤士報(bào)》網(wǎng)站7月18日?qǐng)?bào)道稱,中國(guó)已經(jīng)揭開了到目前為止最致命的“彩虹”-5無(wú)人機(jī)的面紗。專家說,由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司制造、主要向國(guó)外出售的這種無(wú)人機(jī)成本僅為美國(guó)“死神”武裝無(wú)人機(jī)的一半,但能力與美國(guó)的MQ-9“死神”不相上下。據(jù)稱,中國(guó)每年可以生產(chǎn)不到20架這種無(wú)人機(jī)。


“彩虹”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目總工程師石文表示,這種無(wú)人機(jī)升級(jí)后的版本滯空時(shí)間可達(dá)120小時(shí),“把美國(guó)的‘捕食者’系列甩在身后”。他還聲稱,“彩虹”系列的其他無(wú)人機(jī)已經(jīng)“在戰(zhàn)斗中摧毀了300多個(gè)目標(biāo)”,命中率達(dá)到95%。


據(jù)說,“彩虹”-5比美國(guó)的無(wú)人機(jī)更容易操作。測(cè)試飛行之后,石文表示:“我們將會(huì)進(jìn)行更多次試飛,并可能會(huì)進(jìn)行細(xì)微的變動(dòng),以滿足不同客戶的需求。我們相信它將在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上取得成功。”


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

“彩虹”-5無(wú)人機(jī)


MIT工程師引產(chǎn)業(yè)顛覆:

功耗最小的無(wú)人機(jī)芯片問世


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

設(shè)計(jì)高效計(jì)算機(jī)芯片的方法可能會(huì)讓微型智能無(wú)人機(jī)飛上天空


近年來(lái),工程師們致力于研發(fā)微型無(wú)人機(jī)技術(shù),搭建黃蜂大小的飛行原型,并搭載更小的傳感器和攝像機(jī)。目前,他們已經(jīng)成功將無(wú)人機(jī)的幾乎每一部分都小型化了,除了無(wú)人機(jī)的大腦——計(jì)算機(jī)芯片。


四旋翼無(wú)人機(jī)和其他類似大小的無(wú)人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)芯片可以從攝像機(jī)和傳感器中獲取大量數(shù)據(jù)流,并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀,從而自動(dòng)控制無(wú)人機(jī)的俯仰、速度和軌跡。為了做到這一點(diǎn),這些計(jì)算機(jī)要消耗10-30瓦的功率,由電池供電,電池對(duì)于黃蜂大小的無(wú)人機(jī)而言是很大的負(fù)荷。


現(xiàn)在,MIT的工程師們已經(jīng)邁出了第一步,他們?cè)O(shè)計(jì)了一種計(jì)算機(jī)芯片,這種芯片使用大型無(wú)人機(jī)計(jì)算機(jī)的一小部分功能,專門為瓶蓋大小的無(wú)人機(jī)量身定制。他們將于本周在MIT舉行的“機(jī)器人:科學(xué)和系統(tǒng)會(huì)議”上提出一種新的方法和設(shè)計(jì),他們稱之為“Navion”。


該團(tuán)隊(duì)由Sertac Karaman和Vivienne Sze帶領(lǐng),前者是MIT航空航天工程1948屆職業(yè)發(fā)展副教授,后者是MIT電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院副教授。他們開發(fā)了一種低功耗的算法,同時(shí)精簡(jiǎn)了硬件,創(chuàng)造了一種專門的計(jì)算機(jī)芯片。


他們工作的關(guān)鍵貢獻(xiàn)是提出了一種設(shè)計(jì)芯片硬件和在芯片上運(yùn)行的算法的新方法。Sze表示:“傳統(tǒng)上,一種算法被設(shè)計(jì)出來(lái)就被扔給了硬件工程師,讓他想辦法把算法映射到硬件上。但我們發(fā)現(xiàn),通過把設(shè)計(jì)硬件和算法相結(jié)合,我們可以實(shí)現(xiàn)更有效的節(jié)能?!?br/>


Karaman說:“我們發(fā)現(xiàn),這種涉及到硬件和算法協(xié)同思考的編程機(jī)器人的新方法是減小尺寸的關(guān)鍵。”


這種新型芯片以每秒20幀的速度處理流圖像,并自動(dòng)執(zhí)行命令來(lái)調(diào)整無(wú)人機(jī)在空間中的方向。新型芯片執(zhí)行所有這些計(jì)算,同時(shí)功耗低于2瓦——這比目前的無(wú)人機(jī)嵌入式芯片的效率要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。


Karaman說,團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)是邁向“最小的智能無(wú)人機(jī)可以自主飛行”的第一步。他最終設(shè)想的是災(zāi)難響應(yīng)和搜救任務(wù),在這些任務(wù)中,昆蟲大小的無(wú)人機(jī)會(huì)在狹窄的空間中穿梭,檢查坍塌的建筑,搜尋被困的人??ɡ差A(yù)見到了它在 消費(fèi)電子 產(chǎn)品方面的新用途。


Karaman說:“請(qǐng)?jiān)O(shè)想,購(gòu)買一款可以與你的手機(jī)結(jié)合的瓶蓋大小的無(wú)人機(jī),你可以把它拿出來(lái)放在手掌上,你稍微抬起手,它就會(huì)感知到,并開始在你四周飛行,為你攝影。然后你再?gòu)堥_手掌,它就會(huì)落在你的手中,你可以將視頻上傳到手機(jī)上,并與他人分享。”


Amr Suleiman和Luca Carlone的合作者是研究生Amr Suleiman和Zhengdong Zhang,以及研究科學(xué)家Luca Carlone。


1.從頭開始


目前的小型無(wú)人機(jī)原型足夠小,可以放在一個(gè)人的指尖上,而且非常輕,只需要1瓦的電力就可以從地面起飛。相機(jī)和傳感器則還需要0.5瓦。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


Karaman說:“缺少的部分是計(jì)算機(jī),我們不能讓它們適應(yīng)這種大小和能耗。我們需要將計(jì)算機(jī)小型化,并降低其功耗?!?br/>


團(tuán)隊(duì)很快意識(shí)到,傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)可能不會(huì)制造出足夠小的芯片,并提供小型智能無(wú)人機(jī)飛行所需要的處理能力。


Sze說:“隨著晶體管的規(guī)模越來(lái)越小,效率和速度都有了提升,但這種速度正在放緩,現(xiàn)在我們必須開發(fā)出專門的硬件來(lái)提高效率?!?br/>


研究人員決定從頭開始構(gòu)建一個(gè)專門的芯片,開發(fā)數(shù)據(jù)處理算法,以及用來(lái)運(yùn)行這種算法的硬件,幾項(xiàng)工作協(xié)同進(jìn)行。


2.調(diào)整公式


具體而言,研究人員對(duì)現(xiàn)有的一種算法進(jìn)行了細(xì)微的改動(dòng),該算法通常用于確定無(wú)人機(jī)的“自我運(yùn)動(dòng)”,或?qū)ζ湓诳臻g中位置進(jìn)行感知。然后,他們?cè)谝黄現(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)了不同版本的算法,F(xiàn)PGA是一種非常簡(jiǎn)單的可編程芯片。為了使這一過程正式化,他們開發(fā)了一種稱為迭代分裂協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,可以在降低功耗和門數(shù)量的同時(shí)確保足夠的精確度。


典型的FPGA由數(shù)十萬(wàn)個(gè)斷開的門組成,研究人員可以按照所需的模式進(jìn)行連接,以創(chuàng)建專門的計(jì)算單元。通過協(xié)同設(shè)計(jì)減少門數(shù),團(tuán)隊(duì)選擇了一片門數(shù)極少的FPGA芯片,從而實(shí)現(xiàn)了高效的節(jié)能。


Karaman解釋說:“如果我們不需要某種特定的邏輯或存儲(chǔ)過程,我們就不會(huì)使用它們,這樣就能節(jié)省大量能量?!?br/>


每當(dāng)研究人員調(diào)整自我運(yùn)動(dòng)算法時(shí),他們就把這個(gè)算法版本映射到FPGA的門上,并將芯片連接到 電路板 上。然后,他們從標(biāo)準(zhǔn)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)集里的數(shù)據(jù)輸入到芯片中,標(biāo)準(zhǔn)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)集來(lái)自先前由其他人進(jìn)行并提供在機(jī)器人社區(qū)中的無(wú)人機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)的流圖像和加速度計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)的累積。


Karaman說:“這些實(shí)驗(yàn)也是在運(yùn)動(dòng)捕捉室里完成的,所以你精確地知道無(wú)人機(jī)的位置,我們?cè)谑潞笫褂昧怂羞@些信息。”


3.節(jié)省存儲(chǔ)


對(duì)于在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)的每個(gè)版本的算法,研究人員觀察了芯片在處理輸入數(shù)據(jù)和估算空間位置時(shí)所消耗的電量。


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?


該團(tuán)隊(duì)最有效的設(shè)計(jì)以每秒20幀的速度處理圖像,并準(zhǔn)確地估算出無(wú)人機(jī)在空間中的方位,同時(shí)消耗低于2瓦的功率。


功率節(jié)省部分來(lái)自對(duì)于存儲(chǔ)在芯片中的內(nèi)存數(shù)量的修改。Sze和她的同事發(fā)現(xiàn),他們能夠減小算法需要處理的數(shù)據(jù)量,同時(shí)仍然獲得相同的結(jié)果。因而芯片本身可以存儲(chǔ)更少的數(shù)據(jù),消耗更少的電能。


Sze說:“在節(jié)能方面,存儲(chǔ)的代價(jià)非常巨大。因?yàn)槲覀円鰟?dòng)態(tài)計(jì)算,一旦我們收到任何芯片的數(shù)據(jù),就要盡可能地進(jìn)行處理,所以我們可以馬上扔掉它,這使得我們可以只使用芯片上極少量的存儲(chǔ)空間,無(wú)需訪問昂貴的片外存儲(chǔ)器?!?br/>


通過這種方式,團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑿酒拇鎯?chǔ)容量減少到2MB,無(wú)需使用片外存儲(chǔ)器,而典型的無(wú)人機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)芯片使用幾GB的片外存儲(chǔ)器。


Sze說:“任意一種節(jié)能方式,都可以讓你減小電池的尺寸,或者延長(zhǎng)電池壽命,這是更好的選擇。”


今年夏天,該團(tuán)隊(duì)將把FPGA芯片安裝在無(wú)人機(jī)上,以測(cè)試它在飛行中的性能。最終,該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在專用 集成電路 (ASIC)上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化算法,ASIC是一種更專業(yè)的硬件平臺(tái),可讓工程師直接在芯片上設(shè)計(jì)特定類型的門。


Karaman說:“我們認(rèn)為我們可以把功耗降低到幾百毫瓦,借助這個(gè)平臺(tái),我們可以進(jìn)行各種優(yōu)化,這樣可以節(jié)省大量電能?!?br/>


這項(xiàng)研究得到了空軍科學(xué)研究處和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的部分支持。


美軍研發(fā)可“上天入?!睙o(wú)人機(jī):

測(cè)試版試飛成功


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

美國(guó)海軍研發(fā)的小型測(cè)試版“飛行海洋滑翔器”(英國(guó)《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站)


英國(guó)《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站7月5日發(fā)表題為《下一代無(wú)人機(jī)將像鵜鶘一樣飛行并潛入海中》的報(bào)道稱,美國(guó)海軍正在研發(fā)一種能上天能入水的強(qiáng)化版無(wú)人機(jī)。


這種無(wú)人機(jī)被稱為滑翔機(jī),因?yàn)樗鼈兛梢愿淖冏陨砀×?,以便能在不需要多少?dòng)力的情況下在水中長(zhǎng)距離滑行。2009年,一架水下滑翔機(jī)在沒有再充電的情況下穿越了大西洋。


一架無(wú)人機(jī)既能在空中也能在海里高效滑行,這并非天方夜譚。華盛頓海軍研究實(shí)驗(yàn)所的丹·愛德華茲說:“水下滑翔機(jī)和飛機(jī)的配置非常相似?!?br/>


自上世紀(jì)90年代以來(lái),水下無(wú)人潛航器廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間科學(xué)任務(wù)中,例如跟蹤鯨魚、監(jiān)測(cè)洋流和觀測(cè)水下火山。它們也被各國(guó)軍隊(duì)廣泛使用——美國(guó)和中國(guó)都擁有龐大的無(wú)人潛航器。


以可由飛機(jī)投下的現(xiàn)有“飛潛者”水下無(wú)人潛航器為基礎(chǔ),美國(guó)海軍目前正致力于研發(fā)“飛行海洋滑翔器”。一種小型測(cè)試版本已經(jīng)成功進(jìn)行了飛行,全尺寸的無(wú)人機(jī)計(jì)劃于明年首飛。這種無(wú)人機(jī)重約30公斤,將嘗試飛行超過150公里,然后降落到水面并轉(zhuǎn)換為潛航器。


愛德華茲說:“這是一種突然的降落?!痹搱F(tuán)隊(duì)嘗試了像鴨子那樣深度很淺的潛入方式,但他們最終選擇了鵜鶘式的突降,因?yàn)檫@更不容易損壞無(wú)人機(jī)。但他說,這會(huì)濺起很多水。


然而,飛行和潛航裝置的設(shè)計(jì)考慮大不相同。飛機(jī)殼體薄,充滿空氣,而潛航器則擁有厚厚的水密船體,并為能平衡浮力而載有足夠的壓艙物。


所以,這種能飛的潛航器將兩者進(jìn)行了融合。當(dāng)它進(jìn)入水中時(shí),包括機(jī)翼在內(nèi)的部分機(jī)身會(huì)充滿水,直到其密度足以在深度達(dá)200米的水下滑行。


在任務(wù)結(jié)束時(shí),會(huì)有船只對(duì)它進(jìn)行打撈,就像現(xiàn)有的滑翔潛航器那樣。


根據(jù)設(shè)想,一批這種水下潛航器可以在一個(gè)地區(qū)迅速部署,以尋找一架失事飛機(jī)或跟蹤漏油事故。美國(guó)海軍也很有可能利用它們來(lái)尋找礦藏和勘測(cè)水下障礙物。


愛德華茲說,他們正在尋找讓潛入水中的滑翔無(wú)人機(jī)再次起飛的方法。但要想做到這一點(diǎn),這種無(wú)人機(jī)需要有排水能力,就像浮出水面的鯨魚那樣。


基因改造的“蜻蜓賽博格”:

變身人類操控微型無(wú)人機(jī)


無(wú)人機(jī)來(lái)襲,工業(yè)世界就此顛覆?

美國(guó)科學(xué)家成功將無(wú)人機(jī)技術(shù)與蜻蜓結(jié)合起來(lái),開發(fā)出可由人類控制的活體微型無(wú)人機(jī)


據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,研究人員已經(jīng)將蜻蜓變成了可以操控的微型無(wú)人機(jī),用來(lái)追蹤野生動(dòng)物種群和為植物授粉。但是,我們是否應(yīng)該擔(dān)憂這些昆蟲被改造成武器呢?


不久前,美國(guó)科學(xué)家成功將無(wú)人機(jī)技術(shù)與蜻蜓結(jié)合起來(lái),開發(fā)出可由人類控制的活體微型無(wú)人機(jī)。研究團(tuán)隊(duì)中既有來(lái)自馬薩諸塞州劍橋市的研發(fā)公司Draper的工程師,也有霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所珍利亞農(nóng)場(chǎng)研究園區(qū)的神經(jīng)科學(xué)家,他們?yōu)轵唑蜒b上了微縮版的“背包指引系統(tǒng)”,對(duì)其進(jìn)行操控。


“DragonflEye”項(xiàng)目高級(jí)研究員、Draper公司的生物醫(yī)學(xué)工程師喬·雷吉斯特(Joe Register)稱,研究團(tuán)隊(duì)只在少數(shù)幾種昆蟲身上安裝了指引系統(tǒng),并且在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行測(cè)試——你不必?fù)?dān)心昆蟲無(wú)人機(jī)會(huì)在你的辦公場(chǎng)所或住宅附近出沒,它們也不會(huì)被釋放到野外環(huán)境中。


這些微型無(wú)人機(jī)是如何打造出來(lái)的呢?霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究人員首先對(duì)蜻蜓進(jìn)行了基因改造,使蜻蜓的神經(jīng)細(xì)胞和翅膀協(xié)同作用,對(duì)光脈沖做出反應(yīng)。微型導(dǎo)航系統(tǒng)的指令通過一個(gè)光學(xué)神經(jīng)刺激器,以光脈沖的形式發(fā)送出來(lái),對(duì)蜻蜓的飛行路徑和動(dòng)作進(jìn)行指引。


雷吉斯特表示,這項(xiàng)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段,但DragonflEye項(xiàng)目無(wú)疑是一個(gè)“廣闊”的技術(shù)平臺(tái),具有無(wú)限的商業(yè)應(yīng)用潛力。這些應(yīng)用包括在危險(xiǎn)建筑物中進(jìn)行搜索、救援,以及對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和大范圍的農(nóng)作物授粉等(Draper公司稱,這項(xiàng)技術(shù)或許能用在蜜蜂身上,對(duì)各種花卉進(jìn)行授粉)。


此外,微型昆蟲無(wú)人機(jī)還能用來(lái)追蹤小型動(dòng)物,幫助科學(xué)家更好地了解野生動(dòng)物的行為;昆蟲身上還可以搭載環(huán)境探測(cè)設(shè)備,對(duì)氣候變化的影響進(jìn)行監(jiān)測(cè)。雷吉斯特表示,這些應(yīng)用所獲得的數(shù)據(jù)將為政府部門制定政策提供幫助,以保護(hù)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。


目前,Draper公司正在尋找合作伙伴對(duì)商業(yè)應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)。雷吉斯特認(rèn)為,DragonflEye項(xiàng)目預(yù)示了未來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)的方向?!癉ragonflEye是一個(gè)完美的裝置。它是一個(gè)全新的微型飛行工具,比其他任何人造工具更小、更輕、更靈活,”雷吉斯特說道。


今年一月時(shí),Draper公司另一位生物醫(yī)學(xué)工程師杰西·惠勒(Jesse Wheeler)稱,DragonflEye項(xiàng)目并沒有得到軍方或政府部門的資助,因此不必?fù)?dān)心這些蜻蜓會(huì)被“武器化”,或者進(jìn)行某些鬼鬼祟祟的活動(dòng)?!安环溉魏五e(cuò)誤:我們不會(huì)把蜻蜓放出去進(jìn)行監(jiān)視或偵察任務(wù),”惠勒說道。



來(lái)源:綜合BCG波士頓咨詢、航空工業(yè)信息網(wǎng)、參考消息網(wǎng)、OFweek中國(guó)高科技門戶、新浪科技

編輯:IPRdaily 趙珍  /   校對(duì):IPRdaily   縱橫君


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