KMel Robotics 的蜂群式四旋翼实验室

一家位于费城的机器人初创公司 KMel Robotics,正通过专注于技术而非“杀手级应用”,在新兴的无人系统行业中开辟道路。

每年夏天,广告和传播界最具创造力的人士都会聚集在法国蔚蓝海岸的度假胜地戛纳,参加戛纳国际创意节,庆祝他们的才华。他们是行业内杰出的问题解决者,是那些比其他人更早发现并引领潮流的、着装考究的“创意人士”。因此,当两位 27 岁的费城机器人专家 Alex Kushleyev 和 Daniel Mellinger 在那里——在为全球精英趋势观察家和引领者举办的奢华派对和颁奖典礼中——短暂地吸引了人们的目光时,似乎也情有可原。

Kushleyev 和 Mellinger 并非去戛纳交换名片或在香槟杯中讨论品牌战略。他们对销售手机、中高档轿车或任何其他产品都兴趣不大。事实上,这正是他们的初创公司 KMel Robotics 如此独特的原因:尽管他们在自己的领域处于领先地位,但他们并不试图销售他们的技术。Kushleyev 和 Mellinger 专精于四旋翼飞行器,这些小型、四螺旋桨悬停飞机可以携带小型有效载荷,并在适当的配置下协同工作,执行复杂任务。KMel 在这一领域的技术远远领先于时代,以至于 Kushleyev 和 Mellinger 自己也不知道他们技术的“杀手级应用”是什么——而他们对此毫不在意。

因此,他们于今年六月来到了法国里维埃拉,在戛纳传奇海滩附近的一处仓库里度过了漫长而闷热的时光,为全球品牌巨头盛世长城 (Saatchi & Saatchi) 的新导演展演 (New Directors Showcase) 准备了戏剧性的核心表演。如今已是第 22 届的盛世长城戛纳活动,已成为该机构内部的一场小型竞赛,每年的表演都力求超越前一年。今年,盛世长城的创意团队希望在“伟大创造者”的主题下做一些独特的事情——包括从上方投射光束,以及物体在空中穿梭。

他们真正需要的是一群精确控制的飞行机器人——定制的机器人硬件和软件——这是普通舞台设计师难以提供的。他们提出的方案是前所未有的。盛世长城的人在网上看到过 Kushleyev 和 Mellinger 关于四旋翼飞行器群组工作的视频,于是进行了问询。不久之后,KMel 仅有的两名员工就启程前往法国。

戛纳的演出最初诞生于地中海阳光明媚的海滩之外,在 KMel 位于宾夕法尼亚大学费城校区对面舒尔基尔河边的一处不起眼的工坊里。这片红砖建筑群曾是杜邦公司的化学研究设施,现在归大学所有,KMel 在此租用了一个小型办公室和一些实验室空间。这并非 KMel 与宾大之间唯一的联系;Kushleyev 和 Mellinger 于 2007 年在宾大相识,并在攻读研究生学位期间,合作参与了宾大 GRASP(通用机器人、自动化、感知与知觉)实验室的研究项目。

“自己做研究比卖给别人更有价值。”作为 GRASP 实验室的研究生,Mellinger 和 Kushleyev 从零开始构建四旋翼飞行器群组技术。正是在这里,他们帮助开发和完善了 KMel——这家公司由两人于去年 11 月创立——如今所生产的四旋翼飞行器系统。这些系统采用好莱坞工作室用于创作电影电脑生成图像 (CGI) 的相同技术和原理。每台四旋翼飞行器都装有微小的反光球,由特殊的动作捕捉摄像头(技术来自动作捕捉专家 VICON)进行跟踪。这些摄像头的数据通过笔记本电脑进行处理,可以跟踪每台四旋翼飞行器在空间中的位置。但不同于利用这些空间数据创建动态图形,这台笔记本电脑可以控制在活动空间中运行的每台四旋翼飞行器的运动。在戛纳的表演中,该系统能够同时精确地在空间中导航 16 架飞行器,同时控制连接在每台飞行器上的 LED 灯和可动镜子。

从这个意义上说,KMel 目前的技术方案并非真正的“群体”——在真正的群体中,每台四旋翼飞行器都会独立感知周围的其他飞行器并作出相应反应,而不是由远程笔记本电脑控制。但尽管他们目前的设置准确地说只是“群组式”的,但真正的群体行为是 KMel 正在探索的众多新兴技术领域之一。事实上,探索这些飞行器的边界是 KMel 目前的核心业务。

“我们俩骨子里都是工程师,”Mellinger 说。“我们真的很喜欢做广泛的研究项目,并试图突破技术的极限。”这标志着 KMel Robotics 与众多正在涉足“航空无人机”领域的新兴和成熟机器人公司之间的关键区别:Kmel 并没有真正开发或销售产品的愿望。事实上,产品在 KMel 的工作室里是潜在的创新杀手。Kushleyev 和 Mellinger 花费大量时间将技术推向极致,而不是寻找他们技术的“杀手级应用”。“如果你开发一款产品,”Kushleyev 说,“那么你就会被它束缚。”

Kushleyev 和 Mellinger 对被任何单一事物束缚都不感兴趣。这家公司通过设计和租赁定制的四旋翼飞行器硬件和软件给那些缺乏 KMel 专业知识且不愿花费时间从头开始构建自己硬件的研究团队来维持运营。这样的客户通常是宾夕法尼亚大学,Mellinger 和 Kushleyev 在那里定期与学生合作,帮助他们开发 KMel 设计硬件的研究项目。通过每一次硬件和软件的构建以及他们协助设计的每一次实验,他们不断深化自己在这样一个尚不存在的领域的专业知识。

Clay Dillow

但它终将存在。国会已授权联邦航空管理局 (FAA) 逐步向非军用商业和民用无人机开放美国国家空域,并最终于 2015 年实现无人机系统的全面整合。FAA 是否能按时完成其最后期限尚不得而知(很可能不行),但从法律上讲,基础正在奠定。

鉴于此,一个潜在的市场也在显现。土木工程师们已经尝试使用配备摄像头和传感器的四旋翼飞行器和其他固定翼无人机来检查桥梁和水坝等民用基础设施。公用事业和能源公司也探索使用类似的系统进行管道和电力线的检查和安全监控。各政府机构希望利用无人机技术进行交通监控、环境监测、野火监测和野生动物追踪等一切活动。此外,还有广域安全和搜救等领域——这些领域中,多架无人机的自主群组将产生巨大影响。

“我认为我们将看到各种小型航空飞行器出现,”Mellinger 说。“像这样的飞行器有很多很酷的应用,开放空域将使它们成为可能。”但是,Kushleyev 补充道,我们仍然不知道那个能真正推动这项技术走向主流的“杀手级应用”是什么。

“我们与风险投资人交谈,他们对价值数百万美元的业务感兴趣,”Kushleyev 说。“他们来找我们,告诉我们他们的观点以及事情应该如何发展。他们会做自己的市场调研。而且他们仍然在试图找出这个价值百万美元的想法或应用是什么,是某个产品或某个服务。”但他表示,到目前为止,这些天使投资人也未能提出一个价值百万美元的想法。

httpswww.popsci.comsitespopsci.comfilesimport2013importPopSciArticleskmel-908-white.jpg

因此,KMel 保持精简和敏捷,将硬件和软件租赁给其他研究人员,并参与其中正在发生的研究,尽管有大笔资金找上门来,也抵制住了出售技术或专业知识的冲动。“自己做研究比卖给别人更有价值,”Kushleyev 说。

Mellinger 表示,这并非意味着 KMel 一定不会涉足无人机生产业务。但他们正在等待时机和需求——以及 Mellinger 和 Kushleyev 自己的工程兴趣——与他们自己的研究方向一致,然后再将他们的研究投入到一个单一项目或焦点上。在此期间,当 Kushleyev 和 Mellinger 没有学生需要指导或软件需要编写时,他们就会追求自己异想天开的想法,或接受像盛世长城那样让他们有机会去戛纳的挑战性提案。

戛纳项目是这种技术驱动的初创实验室工作方式的一个绝佳范例。技术的应用主动找上门来,而不是反过来。这听起来很有趣,也很有挑战性,所以 KMel 尝试了——并且取得了辉煌的成功。迷幻的灯光秀是四旋翼飞行器业务的未来吗?可能性不大,尽管值得注意的是,九月份 KMel 将其技术专长和三架四旋翼飞行器借给了纽约市的一个互动式现场艺术展览,去年一个 法国艺术展览 由一群四旋翼飞行器协同建造了一座 20 英尺高的塔,这表明即使不是“杀手级应用”,这项技术在艺术和娱乐领域也有应用。

但抛开“杀手级应用”不谈,KMel 获得了大量的经验(以及曝光度,因为他们表演的视频在网络上疯传)以及一些收入,这让他们有自由去尝试其他新想法。“我们的大多数研究项目都源于一些好玩的想法,比如‘让我们搭一座塔吧’,”Mellinger 说(他们在使用 GRASP 实验室的四旋翼飞行器群组技术建造塔,这比法国艺术展览大致相同的事情 早了近一年)。这就是他们不断突破技术界限的方式,开发不仅能满足自身研究兴趣,还能探索高级自主性、真正群体行为和其他关键能力需求的项目。也许,从这些 “好玩”的项目 中,会涌现出一个“杀手级应用”。

Kushleyev 有时会通过和父亲一起钓鱼来放松。他讲了一个故事,说他曾经试图找出如何将四旋翼飞行器用作机器人钓鱼助手,也许可以给它绑上泡沫,这样万一钓到鱼并被拉入水中,它也不会沉没。他还没有进行过这项实验,除了在水面上进行了一些四旋翼飞行器驾驶,但这个想法与其说是真的钓到鱼,不如说是去尝试一些前所未有的事情。

“这是一个非常困难的控制问题,”Kushleyev 谈到他的潜在项目。“如果你有一个吊装物—— something dangling,比如一条鱼——控制飞行器会非常困难,尤其是当它很重而且在移动时。但如果你在上面装一个 GPS,你就可以有一个自动钓鱼车。它四处飞行,检测到鱼上钩时,就会把它带给你。”他半开玩笑,但很明显他认真考虑过。

“也许这就是杀手级应用,”Mellinger 严肃地说。这不可能是,但这可能不会阻止 KMel 的人去尝试。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .