室內(nèi)無人機(jī)自主發(fā)展需要有自我意識和更好的穩(wěn)定系統(tǒng)

室內(nèi)無人機(jī)如何在一個(gè)新的、未知的市場上證明自己有用？

無人機(jī)是無人駕駛自主飛行器（UAV）的一種，基本上是飛行版本的機(jī)器人。雖然無人機(jī)在戶外的靈活運(yùn)用已經(jīng)名聲在外，但現(xiàn)在，它們也開始在室內(nèi)擴(kuò)展其可用性。例如，位于圣路易斯的初創(chuàng)公司CorvusRobotics正在為物流和制造設(shè)施的倉庫庫存和設(shè)施檢查提供無人機(jī)解決方案。另一家瑞士初創(chuàng)公司Flyability也提供室內(nèi)空中檢查無人機(jī)，用于檢查密閉空間。室內(nèi)的無人機(jī)一般比室外的小。

此外，它們還提供了更好的可訪問性，并且可以縮放不同的高度，而爬行器和地面機(jī)器人（在地面上移動(dòng)的機(jī)器人）并不總是可以做到這一點(diǎn)。由于它們的自主飛行特性，它們對環(huán)境中的未知具有更多的通用性和更大的容忍度。此外，除了檢查和監(jiān)控目的外，室內(nèi)無人機(jī)在Vlog、大型無人機(jī)的練習(xí)工具以及娛樂目的方面也有很大幫助。

市場范圍和用途

在2019年的一份報(bào)告中提到，到2027年，無人機(jī)市場將增長290億美元，復(fù)合年增長率接近20%。該報(bào)告還指出，室內(nèi)無人機(jī)提供了一些主要優(yōu)勢，例如較少包括攀爬（履帶）這樣的危險(xiǎn)任務(wù)，由于可控制的硬件購置成本而獲得了快速的投資回報(bào)。與室外無人機(jī)相比，室內(nèi)無人機(jī)也更容易獲得認(rèn)可。這些小工具的主要行業(yè)是倉庫和物流業(yè)，在那里它們可以幫助進(jìn)行庫存管理、室內(nèi)內(nèi)部物流以及檢查和監(jiān)督。今年早些時(shí)候，DigitalAerolus公司開發(fā)了世界上第一款室內(nèi)無人機(jī)（Aertos120-UVC），采用C波段紫外線（UVC）燈光。這種無人機(jī)是專門為抗擊COVID-19（SARS-CoV-2）病毒的傳播而制造的，消毒率為99%。Aertos120-UVC可以穩(wěn)定地在建筑物內(nèi)飛行，并對區(qū)域進(jìn)行消毒，從而減少一線工人受到感染的機(jī)會(huì)。研究表明，當(dāng)波長為265nm時(shí)，UVC光可以損傷病毒的RNA。

背后的技術(shù)

由于GPS不能在大多數(shù)建筑物內(nèi)工作，大多數(shù)室內(nèi)無人機(jī)使用圖像識別技術(shù)進(jìn)行自主飛行。例如，上個(gè)月，日本的研究人員開發(fā)了一種單攝像機(jī)機(jī)器視覺算法，該算法允許輕量懸停機(jī)器人通過識別和解釋瓷磚地板上的參考點(diǎn)來引導(dǎo)自己。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，東京芝浦工業(yè)大學(xué)電子工程系副教授ChinthakaPremachandra表示，由于GPS信號太弱，無法穿透大多數(shù)結(jié)構(gòu)，室內(nèi)無人機(jī)通常依賴于視覺環(huán)境線索。他的研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)盡可能簡單的導(dǎo)航算法，允許使用一個(gè)小型、廉價(jià)的微處理器。研究小組使用了Raspberrypi3，一個(gè)開源計(jì)算平臺，重約45克。他們的原型機(jī)只有一個(gè)低分辨率的朝下攝像頭——只有80×80像素?！拔覀兊臋C(jī)器人只需要分辨運(yùn)動(dòng)方向和識別角落。從那里，我們的算法允許它推斷出它在房間里的位置，幫助它避免接觸墻壁。

室內(nèi)無人機(jī)使用的另一種方法是結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)算法（SfM）。SfM根據(jù)從不同位置采集的圖像計(jì)算攝像機(jī)之間的相對關(guān)系，得到視差，實(shí)現(xiàn)三維空間的恢復(fù)。即使是Flyibility的Elios2無人機(jī)也使用了碰撞容限和機(jī)載照明，使無人機(jī)飛行員能夠在沒有任何外部光源的情況下安全高效地操縱無人機(jī)。Elios2還有7個(gè)視覺穩(wěn)定性傳感器，幫助它實(shí)現(xiàn)無GPS穩(wěn)定。Flyability的客戶之一，法國Veritas局，在三次10分鐘的飛行中，使用Elios2在其一艘貨船上進(jìn)行壓載液艙檢查。這是一項(xiàng)令人難以置信的壯舉，因?yàn)橥瑯拥臋z查需要三到四名檢查人員在沒有無人機(jī)的情況下使用繩索、氧氣監(jiān)測設(shè)備和廣泛的安全設(shè)備。

結(jié)束

盡管室內(nèi)無人機(jī)具有巨大的潛力，但仍有一些挑戰(zhàn)需要首先解決。室內(nèi)無人機(jī)必須有自我意識，避免自行移動(dòng)物體。它需要升級到更好的穩(wěn)定系統(tǒng)，以便在有風(fēng)扇或有室內(nèi)氣流的空間中提高穩(wěn)定性能。通過這些方面的改進(jìn)，室內(nèi)無人機(jī)將離達(dá)到完全自主和功能狀態(tài)又近了一步。