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“最后十米”的创新

www.jyb.cn 2015年07月03日   来源:中国教育新闻网—中国教育报

  引导无人机精确投送,突破智能物流技术障碍

“最后十米”的创新

  “无人机物流技术正在成为一种极具潜力的新型物流方式,亚马逊、顺丰、圆通等纷纷加入对此的研发测试中,希望在空管相关政策全面放开前完成技术积累。但是不解决最后十米的技术难题,无人机在中国的推广始终受到阻碍。”北京交通大学的一间实验室里,电子信息工程学院大四学生周彦钊一边演示着他的项目团队开发的无人机物流投送精确引导系统,一边解释其中的光学和机电原理。这个不起眼的导航系统貌不惊人,形似电脑主机箱,却蕴藏着改写智能物流行业布局的重大可能。

  由于在城市内30分钟可送达、每单成本不足6元并能深入交通不便地区,无人机物流技术正凭借其时效性、灵活性和低成本成为现代化“智能物流”的技术前沿。“目前无人机的技术瓶颈主要是全球定位系统精度问题,美国住房空地大,无人机物流可以轻松完成投递,但是中国国情不同,塔楼密集,无人机投送存在困难。北京交通大学电子信息工程学院副院长戴胜华指出,在无人机物流派送的起飞、飞抵、投送、返航四个步骤中,除投送外的三个环节均可利用全球定位系统引导自动完成。但在投送环节,因为精度欠佳以及下降至低空后信号受到建筑物遮挡等原因,全球定位系统引导物流投递的可靠性受到很大掣肘。

  “除了全球定位系统外,现有无人机物流方案中的货物投送还有人工遥控和机载视觉定位的方式。然而由于光照条件复杂、图像传输延时、飞控计算性能受限等因素,现有方案在效率、精度、可靠性上仍然存在诸多弊端。”周彦钊指出,当前的无人机因为需要加装摄像头、大功率图像传输模块等原因,造成续航受限以及引导效率低、硬件成本高等诸多弊端。基于对此的观察,他在大学期间对无人机物流技术的“阿喀琉斯之踵”开始了研究,最终开发了目前这套以主动激光探测、高速随动跟踪、自动飞行引导为特征的精确引导系统。

  2013年,当时大三的周彦钊自主立项并负责了一项名为机器人训练平台的大学生创新创业训练项目。为了训练搜索迷宫的轮式机器人,他设计了一个基于单目视觉的定位系统,通过摄像头检测机器人在迷宫中的平面坐标。但由于这个系统只能平面定位,算法计算量较大、实时性较低,且容易受到外部环境光照的干扰,机器人训练一度陷入僵局。受此启发,他开发了一个激光空间跟踪系统。

  在改进系统以使其探测更快、更稳定,并实现空间定位的过程中,他关注到亚马逊等公司在无人机物流技术上的研发,考虑到现有方案在投送阶段精度不足的问题,决定将开发的这个系统与无人机结合。

  无人机上只需安装一个极轻的无源靶球即可工作,无需做其他硬件改动,地面自动引导系统产生标准无人机控制信号,可兼容不同厂家无人机,易于推广应用。他的发明在无人机上安装一个由特殊材料制作的无源靶球,当无人机在全球定位系统引导下到达物流接收点附近,地面引导系统即可自动扫描视场中的跟踪标志球,一旦完成捕获,即可启动连续高速跟踪测量。通过实时获得的无人机空间坐标,发出精确控制指令,引导无人机精确投放货物。

  目前,已有多个风投以及物流企业向这个项目投来关注,高速随动机构、激光复合模块等创新点也已申请国家发明专利进行保护。(见习记者 陈少远)

    《中国教育报》2015年7月3日第8版



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