零度智控研發(fā)的口袋無人機(jī)DOBBY。（資料圖片）
?由零度智控生產(chǎn)的無人機(jī)產(chǎn)品。左一為DOBBY。經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者熊 麗攝
?在2017年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)上，DOBBY背著燈籠飛上舞臺(tái)，演繹了一出“滿城煙花”。（資料圖片）
2017年央視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)上，由著名歌手毛阿敏、張杰與50架無人機(jī)編隊(duì)共同演繹的《滿城煙花》，奪得了整場(chǎng)晚會(huì)的收視最高點(diǎn)。這場(chǎng)展現(xiàn)科技與藝術(shù)結(jié)合之美的演出，是目前規(guī)模最大的一次無人機(jī)室內(nèi)編隊(duì)飛行。
由于缺少GPS定位，室內(nèi)無人機(jī)的操作往往難于室外，編隊(duì)飛行的難度，更甚于單機(jī)。當(dāng)“空中機(jī)器人(20.920, 0.02, 0.10%)”化身為“舞者”，如何在春晚這樣的復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境下，呈現(xiàn)出穩(wěn)定精準(zhǔn)而又富有表現(xiàn)力的“舞蹈”？《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者走近零度智控智能科技有限公司，為您一探舞臺(tái)背后的秘密。
舞 者
擔(dān)當(dāng)此次編隊(duì)飛行表演的無人機(jī)，是零度智控于2016年5月發(fā)布的口袋無人機(jī)DOBBY。這也是零度智控創(chuàng)立9年來，推出的首款消費(fèi)級(jí)無人機(jī)產(chǎn)品。
在《哈利·波特》系列小說中，DOBBY是一個(gè)善良、體貼、隨叫隨到的家養(yǎng)小精靈。DOBBY無人機(jī)也如小精靈一般，由于創(chuàng)新運(yùn)用了高通驍龍芯片，這款無人機(jī)的體積極小，重量只有199克，約等于一個(gè)iPhone6 Plus，具有人臉識(shí)別、自動(dòng)追蹤、流光拾影等功能，可以隨時(shí)隨地、更智能化地滿足消費(fèi)者的自拍需求。
負(fù)責(zé)此次表演的零度智控編隊(duì)飛行事業(yè)部負(fù)責(zé)人黃建告訴記者，2016年7月，零度智控與春晚節(jié)目組接觸后，開始進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。如何在春晚這么大的舞臺(tái)上展示無人機(jī)，團(tuán)隊(duì)根據(jù)不同的備選節(jié)目嘗試了多種造型方案，比如舞龍、螢火蟲等。還有一種造型，是將無人機(jī)異形為燈籠，可以直接從桌面起飛。“光是燈籠機(jī)，我們就做了各種尺寸、不同載重能力、不同材質(zhì)的多種設(shè)計(jì)。”黃建說。
幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，工程師們將目光轉(zhuǎn)向了已量產(chǎn)的Dobby口袋無人機(jī)，而不是為表演定制的特殊機(jī)型。黃建介紹說，DOBBY自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極其緊湊，如何讓它帶起比自己體積還大的燈籠，需要在空氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、材料等多方面做出調(diào)整。比如為了增加續(xù)航時(shí)間，工程師更換了電池，但隨之而來的是無人機(jī)變重，為此又更改了機(jī)臂和旋翼。“最后，我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)之前的改動(dòng)并不需要，于是又回到了最原始的DOBBY的形態(tài)?？此评@了一圈什么都沒改變，但實(shí)際上我們把所有的環(huán)節(jié)都做了一遍。”黃建說，正是在這個(gè)過程中，產(chǎn)品的潛力被進(jìn)一步挖掘出來，這是非常寶貴的積累。
登上春晚舞臺(tái)，是機(jī)遇，更是挑戰(zhàn)。從創(chuàng)意溝通到飛行器改造再到整體方案的設(shè)計(jì)落實(shí)，每一步都有如“闖關(guān)”。“春晚是對(duì)節(jié)目質(zhì)量要求很苛刻的大型晚會(huì)，如果我們的無人機(jī)方案實(shí)現(xiàn)不了，毫無疑問會(huì)被拿掉。”黃建坦言，從去年12月份進(jìn)入春晚現(xiàn)場(chǎng)后，近二十人的工程師團(tuán)隊(duì)的研發(fā)測(cè)試過程全部在現(xiàn)場(chǎng)完成，最長工作時(shí)長達(dá)到單周130個(gè)小時(shí)，吃和睡都在現(xiàn)場(chǎng)解決。最終，工程師們用自己的極限，測(cè)試激發(fā)出了設(shè)備的極限。零度智控也因此戰(zhàn)勝了另外兩個(gè)來自國外的無人機(jī)團(tuán)隊(duì)，讓DOBBY順利飛進(jìn)了春晚舞臺(tái)。
獻(xiàn) 舞
如果將單機(jī)飛行比作獨(dú)舞，編隊(duì)飛行則是群舞，如何讓它們也能“心應(yīng)弦，手應(yīng)鼓”般地精確表演，需要精確把控?zé)o人機(jī)的定位和編隊(duì)飛行。
定位系統(tǒng)是無人機(jī)的“眼睛”，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境缺少GPS指引時(shí)，首要的是搭建起定位系統(tǒng)以保證通訊暢通。與空曠的戶外環(huán)境相比，舞臺(tái)空間較小，這就意味著，編隊(duì)飛行的無人機(jī)密度很大，最近的機(jī)間距只有0.5米。無人機(jī)離觀眾很近，也對(duì)編隊(duì)飛行的穩(wěn)定性和安全性提出了失誤“零容忍”的要求。因?yàn)?，只要一架無人機(jī)出現(xiàn)失誤，就會(huì)成為障礙物擋住其他飛機(jī)的路徑，帶來整體風(fēng)險(xiǎn)。“受時(shí)不準(zhǔn)，時(shí)間不同步；定位不準(zhǔn)，空間不同步。還需要解決人機(jī)共舞、光影處理、陣形變換、舞臺(tái)表達(dá)等問題，做到有聚有散，形散神聚。這既是科技的集中體現(xiàn)，也是與藝術(shù)的結(jié)合。”黃建說。
當(dāng)晚21時(shí)30分左右，《滿城煙花》演唱開始后，20架DOBBY口袋無人機(jī)呈“閱兵式”飛入舞臺(tái)中央，形成塔形陣列，DOBBY頂端搭載的雪花閃爍著紅綠相間的燈光效果。之后，它們精準(zhǔn)完成了“DNA螺旋結(jié)構(gòu)”“大雁展翅”等高難度的編隊(duì)飛行舞蹈動(dòng)作。
負(fù)責(zé)“領(lǐng)舞”的這20架飛機(jī)，應(yīng)用的是光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。一般來說，定位系統(tǒng)需要在舞臺(tái)區(qū)域上方以圓環(huán)狀或矩形狀均勻碼放攝像頭，但是春晚舞臺(tái)極其復(fù)雜，物理阻隔較多，舞臺(tái)為異形升降結(jié)構(gòu)，很難找到一個(gè)理想的安裝環(huán)境，“整個(gè)天花板上密密麻麻，全是各種設(shè)備，想把定位系統(tǒng)裝上去，用見縫插針來形容一點(diǎn)不過分”。黃建告訴記者，為避免與其他設(shè)備沖突，定位系統(tǒng)最后放在了離舞臺(tái)較遠(yuǎn)的4個(gè)角落。“距離越遠(yuǎn)，誤識(shí)別的可能性越大，如何在增強(qiáng)射程的情況下，達(dá)到同樣的穩(wěn)定可靠，對(duì)設(shè)備和團(tuán)隊(duì)提出特別大的考驗(yàn)。”
為此，在每一架無人機(jī)上，安裝了一個(gè)俗稱“金豆子”的LED燈，通過形成立體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，來決定它是幾號(hào)飛機(jī)，應(yīng)該身處什么位置，其定位精度可以達(dá)到亞毫米級(jí)別。
歌曲漸至高潮，觀眾席上忽然升起另外30架DOBBY口袋無人機(jī)，它們搭載著紅紅的燈籠，緩緩飛向舞臺(tái)。最終，50架無人機(jī)匯合在一起，演繹出一場(chǎng)溫暖絢麗的“滿城煙花”。
事實(shí)上，這次演出一共應(yīng)用了兩套無人機(jī)定位系統(tǒng)。光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)雖然精度高，但布防面積受到舞臺(tái)和無人機(jī)數(shù)量的限制，難以與觀眾進(jìn)行近距離交互。如果想讓整個(gè)表演現(xiàn)場(chǎng)更飽滿，需要引入更多飛機(jī)“配舞”，基于超寬帶技術(shù)的UWB定位系統(tǒng)在此時(shí)登場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了“大而廣”與“小而美”的相得益彰。
無人機(jī)的舞步是如何設(shè)計(jì)的？這要?dú)w功于舞步工程師。創(chuàng)意工程師先將歌曲進(jìn)行分解，比如根據(jù)重音、小節(jié)節(jié)拍進(jìn)行造型的變換，達(dá)到節(jié)拍與觀眾視覺同步刺激的效果。所有時(shí)間切片后，再由設(shè)計(jì)工程師討論能不能完成。每個(gè)片段下又有無數(shù)個(gè)子版本。舞步的設(shè)計(jì)還要有藝術(shù)表現(xiàn)力，比如DNA雙螺旋是生命最初的狀態(tài)，也是科技不斷進(jìn)化的象征。大雁陣形，是一個(gè)從無到有，逐漸成熟展翅高飛的過程。“這里面蘊(yùn)含著我們對(duì)整個(gè)生命的理解。”黃建說。
通過算法創(chuàng)新，50架無人機(jī)的表演由兩臺(tái)地面站“一鍵控制”，可以和所有飛機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、命令下達(dá)和狀態(tài)反饋。黃建說，“經(jīng)過前期探索，最后的執(zhí)行部分難度就很小了。彩排時(shí)，我們心里很踏實(shí)”。
共 舞
50架飛機(jī)是否已是室內(nèi)編隊(duì)飛行極限？并非如此。黃建表示，編隊(duì)飛行看似是數(shù)量問題，實(shí)際上關(guān)鍵仍在技術(shù)支撐。如果技術(shù)控制的精度足夠高，密度可以更大，飛機(jī)數(shù)量也可以更多。
黃建告訴記者，以前是先設(shè)定好無人機(jī)的舞步，人去配合飛機(jī)。無人機(jī)的軌跡是機(jī)械化的編程設(shè)計(jì)，是圓是方都有明確的表達(dá)函數(shù)?，F(xiàn)在新的技術(shù)可以通過采集舞者本身的體態(tài)曲線來繪制無人機(jī)軌跡，實(shí)現(xiàn)更加自然流暢、擬人生動(dòng)的表達(dá)。這也是從這次春晚項(xiàng)目中提升出來的經(jīng)驗(yàn)。
據(jù)介紹，零度智控編隊(duì)飛行技術(shù)目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，成為首個(gè)全面商業(yè)化、可出售的無人機(jī)編隊(duì)飛行產(chǎn)品。這款名為零度空間的編隊(duì)飛行套裝，具有設(shè)備成本低、操作相對(duì)簡單等特點(diǎn)，可以下沉到商用或個(gè)人所需的商業(yè)演出等場(chǎng)景。
此次春晚表演，并非無人機(jī)編隊(duì)首次登上舞臺(tái)。從2016年春晚廣州分會(huì)場(chǎng)，到天貓“雙11”全球創(chuàng)智生態(tài)峰會(huì)，從廣州千架無人機(jī)慶元宵到美國“超級(jí)碗”，或豪放或婉約的無人機(jī)編隊(duì)飛行，出現(xiàn)在越來越多的節(jié)日慶典活動(dòng)上。
有“空中機(jī)器人”之稱的無人機(jī)，能夠在無人駕駛的條件下完成各種復(fù)雜的空中飛行和負(fù)載任務(wù)，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。在消費(fèi)級(jí)無人機(jī)行業(yè)，中國可謂當(dāng)之無愧的“領(lǐng)飛者”。
零度智控聯(lián)合創(chuàng)始人史圣卿認(rèn)為，無論從技術(shù)還是新產(chǎn)品定義來看，中國都引領(lǐng)了世界無人機(jī)的潮流，這來自于積累和創(chuàng)新。以DOBBY為例，作為第一款采用手機(jī)智能芯片的無人機(jī)，從2016年7月發(fā)售以來，總出貨量在8萬到10萬臺(tái)左右。到2017年1月份，DOBBY已經(jīng)在全球20多個(gè)國家實(shí)現(xiàn)累計(jì)超過10萬次的起落。
“無人機(jī)+”幫助更多行業(yè)從地面延伸到空中，讓未來的想象空間變得更大，通過“共舞”實(shí)現(xiàn)共贏。史圣卿認(rèn)為，在未來可見的幾年，無人機(jī)將保持快速增長。這種增長，或者是技術(shù)創(chuàng)新帶來的產(chǎn)品形態(tài)大幅改進(jìn)，或者是與新的行業(yè)實(shí)現(xiàn)了結(jié)合。如果說，2015年無人機(jī)是作為產(chǎn)品進(jìn)入了消費(fèi)者的視野，2016年從普通消費(fèi)者能看到的產(chǎn)品變成了愛使用的產(chǎn)品。2017年將更進(jìn)一步，成為更多家庭必備的產(chǎn)品。黃建說，“可以大膽暢想，就像手機(jī)一樣，未來無人機(jī)可以作為個(gè)人助理、個(gè)人替身”。
業(yè)內(nèi)專家表示，智能化、小型化、編隊(duì)化將成為民用無人機(jī)未來的發(fā)展方向。以編隊(duì)化為例，對(duì)于航拍無人機(jī)來說，編隊(duì)飛行可以在立體空間內(nèi)快速采集多角度影像資料；對(duì)物流無人機(jī)來說，編隊(duì)飛行可以實(shí)現(xiàn)更加靈活地派送貨物甚至協(xié)力運(yùn)輸。
隨著無人機(jī)技術(shù)不斷迭代，行業(yè)門檻在大幅壘高，也將經(jīng)歷洗牌。史圣卿認(rèn)為，當(dāng)前無人機(jī)市場(chǎng)還不夠成熟，需要龍頭企業(yè)更好地發(fā)揮作用，倡導(dǎo)行業(yè)以更規(guī)范的方式制造產(chǎn)品。“當(dāng)行業(yè)規(guī)模在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再擴(kuò)大3到5倍，達(dá)到小型相機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模，可能會(huì)有更強(qiáng)有力的上游整合力量出現(xiàn)，將行業(yè)打造得更加標(biāo)準(zhǔn)化。”史圣卿說。（經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 熊 麗）
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