無(wú)人機(jī)一直是一個(gè)很火的話題，除了一些新奇的玩法之外，我們能否用科學(xué)的理論來(lái)使無(wú)人機(jī)為我們未來(lái)的生活服務(wù)呢？

文章最后的視頻是TED Global 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的 Raffaello D‘Andrea 團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的四軸飛行器，它是根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技模式而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，視頻中顯示出其精準(zhǔn)的定位和反應(yīng)能力，以及各個(gè)無(wú)人機(jī)之間相互工作時(shí)的高協(xié)調(diào)性。

視頻中提到最多多的就是算法，那么問(wèn)題來(lái)了：

到底怎么設(shè)計(jì)算法？

據(jù) Raffaello D‘Andrea的描述：

我們用到了一些被稱為模型基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，我們首先捕獲機(jī)械物理行為的數(shù)學(xué)模型，然后，我們用數(shù)學(xué)分支叫控制理論，去分析這些模型，合成控制飛行器的算法。比如，這是我們?cè)鯓邮癸w行器懸浮，我們首先用一整套不同的方程式捕獲動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，然后我們?cè)诳刂评碚摰膸椭?，操作這些方程式創(chuàng)造出讓飛行器達(dá)到穩(wěn)定的算法

視頻中 Raffaello D‘Andrea 有很詳盡的展示。

理解物理模型

視頻中， Raffaello D‘Andrea是把一個(gè)裝了水的酒杯放在無(wú)人機(jī)上展示，為什么無(wú)人機(jī)飛來(lái)飛去，被子沒(méi)有掉下來(lái)？?jī)蓚€(gè)原因：第一個(gè)是萬(wàn)有引力影響萬(wàn)物，都是在同一個(gè)方向上的，第二個(gè)是，螺旋槳和水杯都指向了相同的方向，向上。由于有這兩個(gè)原因，所有在被子上的側(cè)力都被空氣力學(xué)縮小和控制，飛行器的移動(dòng)速度就可以忽略不計(jì)了。

無(wú)人機(jī)在有物理?yè)p傷情況下的反應(yīng)

我們都知道四軸無(wú)人機(jī)至少需要四個(gè)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)才可以保持飛行，視頻中 Raffaello D‘Andrea直接把螺旋槳剪下去，留下兩個(gè)螺旋槳去分析飛行器的數(shù)學(xué)模型，就發(fā)現(xiàn)它可以用非常規(guī)的方法飛行。（搖頭晃腦，像喝醉了樣）

控制機(jī)器像運(yùn)動(dòng)員翻滾

視頻中Raffaello D‘Andrea控制的無(wú)人機(jī)像跳水運(yùn)動(dòng)員一樣，精確翻滾三圈，返回原地，精彩至極。整個(gè)過(guò)程發(fā)生的如此之快，實(shí)際上，飛行器是在盲目地執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作，我們?cè)倮眠@些信息修改飛行器的行為。

如何擊中移動(dòng)中的球

我們?cè)趺礃邮挂粋€(gè)機(jī)器像一個(gè)運(yùn)動(dòng)員一樣毫不費(fèi)力的做到呢？視頻中的飛行器上面已經(jīng)捆好了球拍網(wǎng)，擁有蘋(píng)果大小的最佳擊球點(diǎn)，以至于不會(huì)太大。接下來(lái)的計(jì)算是每20毫秒一次，或者每秒50次。我們首先計(jì)算，小球?qū)⒁ツ睦?，接下?lái)計(jì)算飛行器應(yīng)該怎樣迎擊小球，以至于它可以向著小球拋出的位置飛出去。第三步，一個(gè)拋物線被計(jì)算出來(lái)了，包含飛行器從它當(dāng)前狀態(tài)和能沖擊到小球的位置，第四，我們只執(zhí)行20毫秒對(duì)于這個(gè)策略，20毫秒之后，整個(gè)上面的過(guò)程，重復(fù)直到飛行器擊中了小球

無(wú)人機(jī)的相互協(xié)作

視頻中三臺(tái)無(wú)人機(jī)相互協(xié)作，接住Raffaello D‘Andrea扔過(guò)去的小球，又相互合作使小球反彈回到他身邊。當(dāng)運(yùn)輸網(wǎng)全部伸展，這些飛行器是垂直的，實(shí)際上，在這個(gè)時(shí)候，這速度是五倍蹦極的感受。數(shù)學(xué)模型被用于不斷的重復(fù)協(xié)同策略：50次每秒。

當(dāng)人類與無(wú)人機(jī)深度合作

利用手勢(shì)傳感器，我們就擁有了自然的交互方式，利用手勢(shì)控制飛行器的原始運(yùn)動(dòng)能力。交互不見(jiàn)得非得是虛擬的，可以是物理上的，視頻中，Raffaello D‘Andrea試著移動(dòng)無(wú)人機(jī)到別的地方，但它反抗著，相反還是利用數(shù)學(xué)模型，評(píng)估人類施加在飛行器上的力量，如果我們知道了這個(gè)力量，我們就能改變這個(gè)物理規(guī)定。

文章最后除了附上TED視頻之外，另外還有一個(gè)小視頻，拍攝的是無(wú)人機(jī)快速升空看到的美景。一起來(lái)欣賞吧。

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