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奔向可控的智能化!无人机人机交互的挑战与前沿 | ICRA 2018

作者:赵青晖
2018/05/26 19:25

从产业、市场、资本等角度看,无人机近两年一直处于「降温」阶段,商业化的无人机已经进入了一个「寡头时代」,消费类市场的热度也在下降,无人机厂商也在努力向行业、专业级业务靠拢,创业厂商淘汰了一批又一批,资本对于无人机创业公司的关注也慢慢转移到了其他「风口」。和产业界不同的是,学术界对于无人机的研究如同之前一样充满热情,这种能够飞行的机械给机器人制空领域带来了无限可能。

在正举行的ICRA 2018上,其中一个「Half Day Workshops & Tutorials」专场中,举行了一场关于「无人机人机交互:挑战与前沿」(Human-Robot Interaction with UAVs:Challenges and Frontiers)的研讨会。顾名思义,其中大多数讲者的讨论都是围绕着「人-机」如何更好地合作、交流为主题。随着技术、材料、传感器、控制系统飞速发展,对无人机的研究目前来看已经趋于成熟,但尽管如此,与机器人领域的其他研究领域相比,针对无人机的人机交互主题还是颇为新颖的。

奔向可控的智能化!无人机人机交互的挑战与前沿 | ICRA 2018

雷锋网了解到,这次研讨会的主要目标是:

首先,研讨会上重点介绍了无人机在人机交互方面的最新进展,展示和交流关于此研究的先进方法和研究人员目前面临的挑战。其次,讨论可交互的飞行机器人可以解决哪些任务以及有哪些新的飞行机器人的人机交互方式。

此次研讨会上,对于产业界已有的商用无人机的几种主流交互方式做了相应的归类和总结和分析:

「地面站」

以Parrot子公司senseFly为代表的测绘无人机,目前采用了主流的「地面站」式操作方式。该公司的eMotion地面站操作软件宣称是「任何人都可以使用的高级可扩展软件」,简洁易操作,对初学者很友好,优化了很多「高级功能」可帮助操作人员快速启动无人机,同时简单地收集和管理所需相应的数据。eMotion是目前唯一支持固定翼和多旋翼飞行器操作的专业级无人机软件。全3D的显示为无人驾驶飞行管理增添了新的交互,能够帮助用户更准确地计划、模拟和控制无人机的飞行轨迹,实现更安全的飞行,并获得更高质量的数据。

这种「地面站」软件的操作是目前专业级无人机对人机交互方面比较主流操作方式之一,优缺点都很明显,优点在于精准、可针对行业领域定制化,缺点是交互方式过于传统,不便携。

「手势操作」

DJI在2016年推出的Mavic Pro在当时被评价为航拍无人机新标准,凭借的便是基于先进的机器视觉技术的飞行系统,可以实现多种方式的手势操作。而最新的Mavic Air采用了FlightAutonomy 2.0系统,配备7个视觉传感器、新的飞控导航算法,与机身内的15组传感器协作,可实时构建飞行器周围的三维地图;前后及底部双目视觉进一步提升感知能力,前后探测距离远达20米,除了能让无人机更安全的飞行之外,多了更丰富的操作交互体验,操作者可以使用手势来控制无人机的飞行,无人机本身也有辅助飞行系统来执行一些「跟拍」等任务动作。

这种方式在消费级无人机身上优势明显,摆脱了遥控器,让操作更加简便,随身户外携带也更方便。但是这种方式在大型的专业机上就不太合适,因为手势控制的局限在于距离,大型专业无人机作业时经常处于视距外飞行,所以需要更长距离的控制才行。

「自主飞行」

无论是地面站、遥控器等控制方式,还是手势控制、辅助飞行等软件控制,最终都是需要人为主动操作对无人机进行控制,而有些研究者人为在未来的发展中,无论是无人机还是其他机器人都应该是更智能的、自主运动的。在研讨会上,演讲者聊到了美国初创公司Skydio的无人机新品——Skydio R1。

据外媒报道,这款R1产品不需要任何的遥控器控制,是一台「纯视觉」的无人机。通过机身搭载的 13 台摄像机以及一台深度运动传感器,R1可以紧紧跟随目标物体飞行。此外,系统自带的自动驾驶功,能让 R1 在飞行过程中避免和其它物体碰撞,产生伤害。Skydio宣称,这款无人机所有的任务都可以通过其自带系统完成,不需要人为操作。

目前国内还没有这款机器的真机评测,也不知道这款机器是否像宣传中的那样智能、稳定,但即便宣传与现实相符,Skydio R1也是作为消费级航拍无人机来实现这些自动技术,如果技术用在工业上,还不知道可不可行。

整个研讨会的多数讲者对于无人机交互的结论,大多都是需要无人机在多数情况下更智能,在特定情况下更可控。又要智能,又要可控,这种技术上的研究和两个要求的平衡,是接下来飞行机器人人机交互研究的重点,也是接下来面临的挑战。

当然,以上只是主流的无人机交互/控制手段,还有给更多的方式需要研究者们挖掘。

人机交互和融合是一个需要长远规划的大命题。与地面机器人人机交互不同的是,无人机更难控制,变量更大。首先需要在保证安全的同时,提升操作的稳定性、精准性,能够在空中完成各种复杂的动作。单是这种研究就已经十分困难,在机械研究的同时,为无人机添加智能化的交互系统更是极大的挑战。

这其中需要针对无人机不同领域、不同应用、不同环境状况来调整无人机和人的交互方式,短期来说,在特定范围内的智能研究是个重点,长期来说,如何融合各种不同状况下无人机的应对能力,才是人机交互未来的大方向。

简而言之,结论:无人机的人机交互方向还有很大的研究空间。

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