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Photo: Exyn

無人機(jī)自主性正變得越來越令人印象深刻，但鑒于目前的發(fā)展?fàn)顩r，在現(xiàn)有能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)其實(shí)已經(jīng)開始非常困難了。從Skydio這樣的公司正在出售的商業(yè)無人機(jī)可以看出，它們可以在障礙物周圍高速動態(tài)規(guī)劃路徑，這是相當(dāng)驚人的，甚至還可以自主地創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的3D地圖。不難看出，自主飛行的水平目前已非常高，但仍然有需要依賴于一個人進(jìn)行高水平規(guī)劃的問題。

Exyn是一家無人機(jī)公司，總部位于賓夕法尼亞大學(xué)的GRASP實(shí)驗(yàn)室，該公司一直在開發(fā)無人機(jī)，用于檢查大型非結(jié)構(gòu)化空間，如礦井。這是一個非常具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境， GPS 信號丟失，黑暗，灰塵等，這些都非常危險(xiǎn)。雖然Exyn的激光雷達(dá)無人機(jī)已經(jīng)可以“自主”有一段時間了，但現(xiàn)在，它們實(shí)現(xiàn)了完全可以在沒有任何人類高層次計(jì)劃的情況下運(yùn)行。在這個自主級別（Exyn稱之為Level 4A），運(yùn)營商只需定義一個無人機(jī)要繪制的體積，然后從起飛到著陸，無人機(jī)即可有條不紊地探索整個空間，并自行生成一張高分辨率的地圖，即使它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出通信范圍也能做到這一點(diǎn)。

讓我們具體談?wù)劇癓evel 4A”的含義，因?yàn)榈侥壳盀橹?，還沒有為無人機(jī)建立真正的這個級別。據(jù)悉，Exyn開發(fā)出了一套先進(jìn)的自主飛行控制系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)器帶入未知、凌亂且危險(xiǎn)的環(huán)境中。這套系統(tǒng)能夠清楚危險(xiǎn)的邊界，然后將信息回傳給需要收集更多信息的操作者。無論是通訊、還是視覺能力，它都已經(jīng)超出了現(xiàn)階段的水平。但仍然值得記住的是，目前整個系統(tǒng)只是Exyn自己提出并應(yīng)用于自己系統(tǒng)的東西。

Graphic: Exyn

關(guān)于Exyn正在做的事情有兩件事：他們的無人機(jī)攜帶燈光、GoPro、一些巨大的計(jì)算能力、一個更大的電池和一個旋轉(zhuǎn)的Velodyne激光雷達(dá)，能夠完全獨(dú)立于人類操作員或任何外部輸入 -- 沒有GPS，沒有基站，沒有通訊，沒有對太空的事先了解，什么都沒有。你告訴無人機(jī)你想讓它在哪里繪制地圖，它就會起飛，然后自己決定在哪里以及如何探索它所在的空間，邊走邊可建立一張“令人毛骨悚然”的高分辨率激光雷達(dá)地圖，并不斷將其擴(kuò)大，直到它用完未經(jīng)勘探的區(qū)域，鑒于此，它會跟著地圖回家自己著陸?！爱?dāng)我們進(jìn)行探索時，”Exyn首席技術(shù)官Jason Derenick告訴我們，“我們要做的是找到可見空間和探索空間以及未知空間之間的邊界。然后我們計(jì)算候選視點(diǎn)，這些候選視點(diǎn)是沿著該邊界的位置，在那里我們可以推斷傳感器可以獲得多少潛在信息，然后系統(tǒng)選擇一個有機(jī)會看到盡可能多的環(huán)境的視點(diǎn)。”

Exyn的無人機(jī)以高達(dá)2米/秒的速度飛行，一次飛行就可以探測1600萬立方米（大約相當(dāng)于9個足球場的體積），如果你想讓它探測的區(qū)域比這個大，它可以在換電池后進(jìn)行更多回合的使用。

Photo; Exyn

不過，了解這種無人機(jī)自主性的局限性很重要。我們被告知，它可以感覺到像電線之類的東西，盡管可能不是像釣魚線那樣窄的東西。到目前為止，這還不是一個問題，因?yàn)檫@是一個“病理性”障礙的例子，這是不正常的，通常只有當(dāng)它被放在那里，特別是要搞砸你才會遇到。以步行速度移動的動態(tài)障礙物（如人或車輛）也可以。另外，灰塵有時也是很棘手的，不過無人機(jī)可以識別空氣中過量的灰塵，它會等灰塵沉降后再更新地圖。

借助激光雷達(dá)（LiDAR）傳感器，Exyn為無人機(jī)賦予了“戰(zhàn)術(shù)偵察”的能力。意味著它能夠獨(dú)立探索已知或未知空間，開展自我導(dǎo)航和創(chuàng)建高精度的空間映射地圖。但我們最興奮的是潛在的搜索和救援用例，特別是當(dāng)Exyn開始讓多架無人機(jī)協(xié)同工作時。你可以想象這樣一種情況：你需要在山洞或礦井里找到一個迷路的人，你在入口處卸下一把無人機(jī)，告訴他們“去吧，直到找到那個人” -- 然后他們就會做他們該做的事。

不過，Derenick說，要做到這一點(diǎn)，Exyn需要在他們的系統(tǒng)中增加一個額外的理解層次，而這正是他們目前正在研究的。這意味著既要理解對象是什么，也要對其進(jìn)行推理，這可能意味著對象在更抽象的意義上代表什么，以及動態(tài)障礙物等事物如何移動。自動駕駛汽車必須經(jīng)常這樣做，但對于一個有著嚴(yán)重尺寸和動力限制的無人機(jī)來說，這是一個更大的挑戰(zhàn)。毫無疑問，Exyn會把這一切搞定。

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