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大学生开发“空中快递” 无人机带着快件飞到你面前

2015年07月01日20:00    来源:北京晚报    手机看新闻
原标题:无人机带着快件飞到你面前

  一个慵懒的周末下午,你轻松惬意地在自家的阳台喝着茶,突然一架无人飞机“光临”。一个简单的盘旋,随即平稳地将一个快递包裹放在你面前的收货篮里,闪了闪灯向你告别并以示感谢,然后加速离开,前往下一个客户家……

  这样的生活场景距离我们可能不会太久了。随着两年前亚马逊推出无人机运送快递服务,无人机这种新型交通工具正受到越来越多客户的欢迎,高效、快捷、对客户生活影响小是它最大的优势,然而投放精度也是困扰它的最大瓶颈。北京交通大学本科生周彦钊和伙伴们开发出了一套“无人机物流投送精确引导系统”,有望突破这一瓶颈。他们的创新在今年“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛上获得一等奖,目前已经有电商巨头和风险投资人表示了兴趣。

  缘起

  网购族上课

  收快递不方便

  周彦钊是北交大电子信息工程学院2011级本科生,所读的专业是通信工程。

  谈及这套发明系统,他笑道这缘于自己“不安分”的大学生活。进入大学后,他和许多大学生一样,与“网购”有了不解之缘,但因为上课以及学校宿舍管理规定等方面的原因,收快递常常变得不太顺利,“经常得麻烦同学代收,或者我跑很长一段路去找快递员。”他说,这时候自己就特别希望快递包裹“倏地一下”出现在面前。

  学术上,“不安分”的周彦钊参加了多项科技创新竞赛。尤其是在2013年,他和同伴参与了一个大学生创新创业项目,他们开发的机器人智能训练平台,用到了基于视觉的机器人平面定位系统。

  去年四月,一个偶然的机会,周彦钊在网上看到了亚马逊用无人机送快递的新闻。无人机物流派送主要有四个步骤:起飞、飞抵目的地、货物投送、返航,其中第1、2、4步骤均可利用GPS引导自动完成,然而在投送环节,GPS的导航精度误差达正负2.5米。“美国家庭大多是别墅,门前有巨大的草坪,这个精度够了。中国家庭大多是公寓房,只有几平方米的阳台,2.5米的误差足以把快递摔在楼下。”他突然意识到自己之前参赛用的机器人平面定位系统有了用武之地,“我们也可以做一个快递无人机的引导系统,要比亚马逊的更加精确,符合中国国情,解决送快递‘最后10米’的问题。”

  研发

  一不小心成了“外系优秀生”

  周彦钊把自己的想法告诉导师——电子信息工程学院副院长戴胜华教授,戴教授鼓励他大胆创新、仔细实践,“把这条路走下去”。周彦钊很快找到了一起攻克这一难题的伙伴,其中就包括比他小一届的女朋友,“后来证明,她有非常精彩的创意,对这套系统的研发帮助巨大。”周彦钊说。

  五人团队正式组建。创新不容易,实践更艰难。周彦钊深刻体会到了这一点。他们希望这套引导系统采用激光定位,这样定位效果最好。这就需要制作、安装一个光学模块。这是最核心的部分,也难住了读通信工程的学生们。“需要大量机械、工业设计等专业以外的知识,对此我们是一窍不通。”周彦钊说,为此他们找来大量书籍开始恶补,“就跟是自己的专业课要期末考了一样,通宵达旦,室友对我这种‘吃里扒外’的精神都惊呆了。”他笑道,随着团队成为“外系优秀生”,光学模块问题终于解决了。

  在随后的时间里,他们一鼓作气,相继攻克了无人机引导系统的高速随动问题、空间标定问题,实现了导航的高度精确,“空间坐标分辨精度可达毫米级,投放位置控制精度可达厘米级。”

  有了引导系统,当然得有匹配的无人机。年轻的大学生们买不起动辄近万元的“土豪级”航拍无人机,他们就买来散件,自己对着说明书组装,花费仅2000元左右。“事实上买航拍无人机也没必要,它上面昂贵的视频摄像头对我们毫无用处,因为我们用的是激光定位,系统自动引导控制无人机。”周彦钊说。

  验证

  无人机把泡面碗准确投进框里

  从去年四月一直到今年四月,周彦钊和伙伴们已经记不清对这套系统做了多少次优化。

  周彦钊说,系统平台搭建完成后就是和无人机进行“合练”。因为设备体积原因,合练就在实验室外的走廊进行。一开始,无人机一脱离遥控就会突然加速往墙上冲,惊出了小伙伴们一身冷汗,“后来它终于听话了。”

  为了验证投递的准确性,周彦钊贡献出了自己的泡面碗,挂在无人机的挂架下,让它一次次“砸”在地面上。直到四月的一天,无人机在遥控器的控制下起飞,然后被引导系统捕捉、自动接管。无人机接受引导控制,不断调整姿态,来到投递框上空,挂架打开,泡面碗准确进入了投递框。

  研发终于成功了。周彦钊说,系统通过一套高速、高精度、大视场的空间跟踪测量系统,布置在货物接收点,能可靠地捕获无人机上安装的靶球,实时跟踪测量其空间位置信息,并产生自动控制信号引导无人机飞至指定位置精确投放货物,“投递框旁设置引导系统,8米距离内无人机精确投放没有问题。对于中国家庭的阳台,这足够了。”

  成果

  网络电商风险投资纷至沓来

  目前,这套“无人机物流投送精确引导系统”已经报送参加 “挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛。同时系统已经申请了两项专利,其中一项专利已经受理。

  参加科技创新竞赛并没有影响到周彦钊的学业,今年大四的他已经被保送至中国科学院大学电子学院攻读硕士研究生。周彦钊说,自己对无人机物流引导系统的探索不会终止,“毕竟它在可靠性、防碰撞等方面,还有许多问题要攻克,戴老师也提出了这方面的建议。”他说,空间定位系统的技术今后可以提供给师弟师妹用作开发其他科技创新成果。

  当记者问起今后是否会以此成果开始创业时,周彦钊没有否认,只是表示目前说这个还为时尚早。他透露,已经有知名的网络电商关注这项成果,一些风险投资人也已经和他有过沟通。“在目前这个阶段,我肯定还是以学习为主,但我相信这个系统有非常广阔的应用价值。时效比汽车高,成本比人力低,无人机快递今后迟早会出现在我们的生活中。”他自信满满。

  记者 张航 文并摄

(责编:林露、熊旭)


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