2015年7月1日 一個慵懶的周末下午，你輕松愜意地在自家的陽臺喝著茶，突然一架無人飛機(jī)“光臨”。它做一個簡單的盤旋，隨即然后平穩(wěn)地將一個快遞包裹放在你放面前置的收貨籃子里，閃了閃燈向你告別并以示感謝，然后加速離開，前往去下一個客戶家……
這樣的生活場景距離我們可能不會太久了。隨著兩年前“亞馬遜”推出無人機(jī)運(yùn)送快遞服務(wù)，無人機(jī)這種新型交通工具正受到越來越多客戶的歡迎，高效、快 捷、對客戶生活影響小是它最大的優(yōu)勢，。然而投放精度也是困擾它的最大的瓶頸。北京交通大學(xué)本科生周彥釗和伙伴們開發(fā)出了一套“無人機(jī)物流投送精確引導(dǎo)系 統(tǒng)”，有望突破這一瓶頸。他們的創(chuàng)新在今年“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽上獲得一等獎，目前已經(jīng)有電商巨頭和風(fēng)險投資人表示了興趣。
緣起：網(wǎng)購族上課收快遞不方便
周彥釗是北交大電子信息工程學(xué)院2011級本科生，所讀的專業(yè)是通信工程。
談及這套發(fā)明這套系統(tǒng)，他笑道這緣于自己“不安分”的大學(xué)生活。進(jìn)入大學(xué)后，他和許多大學(xué)生一樣，與“網(wǎng)購”有了不解之的緣分，但因為上課以及學(xué)校 宿舍管理規(guī)定等方面的原因，收快遞常常變得并不太順利，“經(jīng)常得麻煩同學(xué)代收，或者我跑很長一段路去找快遞員。”他說，這時候自己就特別希望快遞包裹“倏 地一下”出現(xiàn)在面前。
學(xué)術(shù)上，“不安分”的周彥釗參加了多項科技創(chuàng)新競賽。尤其是在2013年，他和同伴參與了一個大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，他們開發(fā)的機(jī)器人智能訓(xùn)練平臺，用到了基于視覺的機(jī)器人平面定位系統(tǒng)。
去年四月，一個偶然的機(jī)會，周彥釗在網(wǎng)上看到了“亞馬遜”用無人機(jī)送快遞的新聞。無人機(jī)物流派送主要有四個步驟：起飛、飛抵目的地、貨物投送、返 航，其中第1、2、4步驟均可利用GPS引導(dǎo)自動完成，然而在投送環(huán)節(jié)，GPS的導(dǎo)航精度誤差達(dá)正負(fù)2.5米。“美國家庭大多是別墅，門前有巨大的草坪， 這個精度夠了。中國家庭大多是公寓房，只有幾平方米的陽臺，2.5米的誤差足以把快遞摔在樓下。”他突然意識到自己之前參賽用的機(jī)器人平面定位系統(tǒng)有了用 武之地，“我們也可以做一個快遞無人機(jī)的引導(dǎo)系統(tǒng)，要比‘亞馬遜’的更加精確，符合中國國情，解決送快遞‘最后10米’的問題。”
研發(fā)：一不小心成了“外系優(yōu)秀生”
周彥釗把自己的想法告訴導(dǎo)師——電子信息工程學(xué)院副院長戴勝華教授，戴教授鼓勵他大膽創(chuàng)新、仔細(xì)實踐，“把這條路走下去”。周彥釗很快找到了一起攻克這一難題的伙伴，其中就包括比他小一屆的女朋友，“后來證明，她有非常精彩的創(chuàng)意，對這套系統(tǒng)的研發(fā)幫助巨大，”周彥釗說。
五人團(tuán)隊正式組建。創(chuàng)新不容易，實踐更艱難。周彥釗深刻體會到了這一點(diǎn)。他們希望這套引導(dǎo)系統(tǒng)采用激光定位，這樣定位效果最好。這就需要制作、安裝 一個光學(xué)模塊。這是最核心的部分，也難住了讀通信工程的學(xué)生們。“需要大量機(jī)械、工業(yè)設(shè)計等專業(yè)以外的知識，對此我們是一竅不通。”周彥釗說，為此他們或 者買或者問同學(xué)借，找來一摞書大量書籍，開始惡補(bǔ)，“就跟是自己的專業(yè)課要期末考了一樣，通宵達(dá)旦，室友對我這種‘吃里扒外’的精神都驚呆了。”他笑道， 隨著團(tuán)隊成為“外系優(yōu)秀生”，光學(xué)模塊問題終于也解決了。
在隨后的時間里，他們一鼓作氣，相繼攻克了無人機(jī)引導(dǎo)系統(tǒng)的高速隨動問題、空間標(biāo)定問題，實現(xiàn)了導(dǎo)航的高度精確，“空間坐標(biāo)分辨精度可達(dá)毫米級，投放位置控制精度可達(dá)厘米級。”周彥釗說。
有了引導(dǎo)系統(tǒng)，當(dāng)然得有匹配的無人機(jī)。年輕的大學(xué)生們買不起動輒近萬元的“土豪級”航拍無人機(jī)，他們就買來的散件，自己對著說明書組裝，花費(fèi)僅 2000元左右。“事實上買航拍無人機(jī)也沒必要，它上面昂貴的視頻攝像頭對我們毫無用處，因為我們用的是激光定位，系統(tǒng)自動引導(dǎo)控制無人機(jī)。”周彥釗說。
驗證：無人機(jī)把自己的泡面碗準(zhǔn)確投進(jìn)了框里
從去年四月一直到今年四月，周彥釗和伙伴們已經(jīng)記不清對這套系統(tǒng)做了多少次優(yōu)化。
周彥釗說，系統(tǒng)平臺搭建完成后就是和無人機(jī)進(jìn)行“合練”。因為設(shè)備體積原因，合練就在實驗室外的走廊進(jìn)行。一開始，無人機(jī)一脫離遙控就會突然加速往墻上沖，驚出了小伙伴們一身冷汗，“后來它終于聽話了。”
為了驗證投遞的準(zhǔn)確性，周彥釗貢獻(xiàn)出了自己的泡面碗，掛在無人機(jī)的掛架下，讓它一次次“砸”在地面上。直到四月的一天，無人機(jī)在遙控器的控制下起飛，然后被引導(dǎo)系統(tǒng)捕捉、自動接管。無人機(jī)接受引導(dǎo)控制，不斷調(diào)整姿態(tài)，來到投遞框上空，掛架打開，泡面碗準(zhǔn)確進(jìn)入了投遞框。
研發(fā)終于成功了。周彥釗說，系統(tǒng)通過實現(xiàn)一套高速、高精度、大視場的空間跟蹤測量系統(tǒng)，布置在貨物接收點(diǎn)，能可靠地捕獲無人機(jī)上安裝的靶球，實時跟 蹤測量其空間位置信息，并產(chǎn)生自動控制信號引導(dǎo)無人機(jī)飛至指定位置精確投放貨物，“投遞框旁設(shè)置引導(dǎo)系統(tǒng)，8米距離內(nèi)無人機(jī)精確投放沒有問題。對于中國家 庭的陽臺，這足夠了。”
影響:網(wǎng)絡(luò)電商風(fēng)險投資紛至沓來
目前，這套“無人機(jī)物流投送精確引導(dǎo)系統(tǒng)”已經(jīng)報送參加 “挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。同時系統(tǒng)已經(jīng)申請了兩項專利，其中一項專利已經(jīng)受理。
參加科技創(chuàng)新競賽并沒有影響到周彥釗的學(xué)業(yè)，今年大四的他已經(jīng)被保送至中國科學(xué)院大學(xué)（原中科院研究生院）電子學(xué)院攻讀碩士研究生。周彥釗說，自己 對無人機(jī)物流引導(dǎo)系統(tǒng)的探索不會終止，“畢竟它在可靠性、防碰撞等方面，還有許多問題要攻克，戴老師也提出了這方面的建議。”他說，空間定位系統(tǒng)的技術(shù)今 后可以提供給師弟師妹用作開發(fā)其他科技創(chuàng)新成果。
當(dāng)記者問提起今后是否會以此成果開始創(chuàng)業(yè)時，周彥釗沒有否認(rèn)，只是表示目前說這個還為時尚早。他透露，已經(jīng)有知名的網(wǎng)絡(luò)電商關(guān)注這項成果，一些風(fēng)險 投資人也已經(jīng)和他有過溝通。“在目前這個階段，我肯定還是以學(xué)習(xí)為主，但我相信這個系統(tǒng)有非常廣闊的應(yīng)用價值。時效比汽車高，成本比人力低，無人機(jī)快遞今 后遲早會出現(xiàn)在我們的生活中入我們家庭的窗戶、陽臺。”他自信滿滿。
本報記者 張航 文并攝
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