这一次,四轴飞行器玩转了酷炫的定位技术和算法

2016-08-11 10:31:24     作者:杨波      来源:雷锋网

在无人机安全事故频发的情况下,它竟然做到了零事故。

从四月开始,八个飞行器就在太阳马戏团开始了叫Paramour的演出。这八个四轴飞行器已经在整个剧院的观众面前完成了首百场的演出,期间没有出现一次事故。鉴于近期无人机安全事故频发,有人不禁要问:它们是怎么做到的?

Paramour演出中用到的四轴飞行器是由苏黎世的Verity Studios设计、打造的,后来,实验室与太阳马戏团合作,把它们变成了飞行的灯罩。有的人可能会发现,它们很像在那个实验室环境下,在两天内拍摄的短片《万千星辉:人与四轴飞行器的互动》中的飞行器。区分Paramour四轴飞行器和其他飞行器、以及能保障它们在表演中一切顺利的,是一个全新的定位技术和失败-安全算法,它能让四轴飞行器在表演中平安无事,并在坐了2000多人且没有保护网的剧院里,一周表演八次。

Verity Studio的成员对四轴飞行器的飞行都不陌生。实验室的创始者Raffaello D’ Andrea是瑞士联邦理工学院研究控制系统的教授,Verity Studio也是从这里萌芽、壮大的。在一个叫Flying Machine Arena的实验室里,他花了十年时间研发一种能利用高精准度的动力系统控制汽车的自动飞行器。2009年,由Andrea教授的前博士生Federico Augugliaro和Angela Schoellig共同研发的第一个会跳舞的无人机进行过表演。2011年,这个团队的Flight Assembled Architecture首次在公众面前表演,它是世界上第一个在大众面前表演的多元四轴飞行器。总之,目前在苏黎世的实验室里,已经上演过超过两百场现象级的研究结果展示秀,其中包括2012年谷歌的IO秀。

在这期间,这个团队广泛运用了动力捕捉技术,但是当这种定位技术走出实验室后,它就开始显得后劲不足了。最根本的原因是,动力捕捉系统依赖中心构造,因此所以需求都被推送到了一台电脑中。这台电脑的硬件或者软件一旦出错,所有的一切都将失控。

但是,在诸如Flying Machine Arena这样的研究环境中,一个偶然性的错误或许会引发后续的诸多问题,而这对很多商业和工业应用而言是不可饶恕的。在直播时设立较高的安全标准是因为当表演现场离人群很近时,任何危险都会被放大。除了安全隐患外,个人伤害事故会点燃众怒、影响品牌形象,甚至引发官司纠纷。然而,近观众的基于动力捕捉的表演其实已经久经沙场,例如最近的美国Got Talent秀。

在英国的Got Talent表演环节中有一个可替代的基于视觉的系统,其中四轴飞行器可以用一个携带的照相机来获取数据,并实现自我定位。在这两种情况下,一旦达到了一定的密度,四轴飞行器的数量都是由锢囚锋来决定的。另外,连各个系统都会妥协于外部灯光环境,比如舞台灯光、聚光灯;它们甚至会妥协于现场观众,比如激光笔和照相机闪光灯。曾经,无法识别的技术原因让英国的Got Talent秀提前录好了本来应该现场直播的半决赛。

为了解决这些问题,Verity Studios不再着眼于视觉定位,而是研发了一个专门为工业应用设计的新系统,它符合所有严格的安全标准。正如Raffaello D’ Andrea在最近的一场TED 演讲中说的那样,最新的无线电频率的专有定位系统和飞行器是多余的,失败-安全算法可以经受住任何失败的考验。

另外一个保障系统成功的关键因素是它在剧场环境中的协用性。任何一个剧场环境一定要在工业标准主导下的、舞台自动化的生态环境下运作。

这个为飞行机的运作创造了安全而坚固的系统的技术成就有着及其丰富的艺术表达。太阳马戏团中有创造力的员工们看到了他们与Verity Studios并肩作战的无限可能性——在百老汇树立自己的里程碑。正如太阳马戏团的首席创意官Jean Francois Bouchard所说:“毫无疑问,飞行器是Paramour表演中的重要部分。”

目前,太阳马戏团和Vertiy Studios在共同探究将飞行器运用在其他艺术展示和表演中的可能性。


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