無人機是無人駕駛自主飛行器(UAV)的一種，基本上是飛行版本的機器人。雖然無人機在戶外的靈活運用已經(jīng)名聲在外，但現(xiàn)在，它們也開始在室內(nèi)擴展其可用性。例如，位于圣路易斯的初創(chuàng)公司CorvusRobotics正在為物流和制造設(shè)施的倉庫庫存和設(shè)施檢查提供無人機解決方案。另一家瑞士初創(chuàng)公司Flyability也提供室內(nèi)空中檢查無人機，用于檢查密閉空間。室內(nèi)的無人機一般比室外的小。此外，它們還提供了更好的可訪問性，并且可以縮放不同的高度，而爬行器和地面機器人(在地面上移動的機器人)并不總是可以做到這一點。由于它們的自主飛行特性，它們對環(huán)境中的未知具有更多的通用性和更大的容忍度。此外，除了檢查和監(jiān)控目的外，室內(nèi)無人機在Vlog、大型無人機的練習(xí)工具以及娛樂目的方面也有很大幫助。

市場范圍和用途

在2019年的一份報告中提到，到2027年，無人機市場將增長290億美元，復(fù)合年增長率接近20%。該報告還指出，室內(nèi)無人機提供了一些主要優(yōu)勢，例如較少包括攀爬（履帶）這樣的危險任務(wù)，由于可控制的硬件購置成本而獲得了快速的投資回報。與室外無人機相比，室內(nèi)無人機也更容易獲得認(rèn)可。這些小工具的主要行業(yè)是倉庫和物流業(yè)，在那里它們可以幫助進(jìn)行庫存管理、室內(nèi)內(nèi)部物流以及檢查和監(jiān)督。今年早些時候，DigitalAerolus公司開發(fā)了世界上第一款室內(nèi)無人機（Aertos120-UVC），采用C波段紫外線（UVC）燈光。這種無人機是專門為抗擊COVID-19（SARS-CoV-2）病毒的傳播而制造的，消毒率為99%。Aertos120-UVC可以穩(wěn)定地在建筑物內(nèi)飛行，并對區(qū)域進(jìn)行消毒，從而減少一線工人受到感染的機會。研究表明，當(dāng)波長為265nm時，UVC光可以損傷病毒的RNA。

背后的技術(shù)

由于GPS不能在大多數(shù)建筑物內(nèi)工作，大多數(shù)室內(nèi)無人機使用圖像識別技術(shù)進(jìn)行自主飛行。例如，上個月，日本的研究人員開發(fā)了一種單攝像機機器視覺算法，該算法允許輕量懸停機器人通過識別和解釋瓷磚地板上的參考點來引導(dǎo)自己。該項目負(fù)責(zé)人，東京芝浦工業(yè)大學(xué)電子工程系副教授ChinthakaPremachandra表示，由于GPS信號太弱，無法穿透大多數(shù)結(jié)構(gòu)，室內(nèi)無人機通常依賴于視覺環(huán)境線索。他的研究團(tuán)隊的目標(biāo)是設(shè)計盡可能簡單的導(dǎo)航算法，允許使用一個小型、廉價的微處理器。研究小組使用了Raspberrypi3，一個開源計算平臺，重約45克。他們的原型機只有一個低分辨率的朝下攝像頭——只有80×80像素。“我們的機器人只需要分辨運動方向和識別角落。從那里，我們的算法允許它推斷出它在房間里的位置，幫助它避免接觸墻壁。

室內(nèi)無人機使用的另一種方法是結(jié)構(gòu)運動算法（SfM）。SfM根據(jù)從不同位置采集的圖像計算攝像機之間的相對關(guān)系，得到視差，實現(xiàn)三維空間的恢復(fù)。即使是Flyibility的Elios2無人機也使用了碰撞容限和機載照明，使無人機飛行員能夠在沒有任何外部光源的情況下安全高效地操縱無人機。Elios2還有7個視覺穩(wěn)定性傳感器，幫助它實現(xiàn)無GPS穩(wěn)定。Flyability的客戶之一，法國Veritas局，在三次10分鐘的飛行中，使用Elios2在其一艘貨船上進(jìn)行壓載液艙檢查。這是一項令人難以置信的壯舉，因為同樣的檢查需要三到四名檢查人員在沒有無人機的情況下使用繩索、氧氣監(jiān)測設(shè)備和廣泛的安全設(shè)備。

結(jié)束

盡管室內(nèi)無人機具有巨大的潛力，但仍有一些挑戰(zhàn)需要首先解決。室內(nèi)無人機必須有自我意識，避免自行移動物體。它需要升級到更好的穩(wěn)定系統(tǒng)，以便在有風(fēng)扇或有室內(nèi)氣流的空間中提高穩(wěn)定性能。通過這些方面的改進(jìn)，室內(nèi)無人機將離達(dá)到完全自主和功能狀態(tài)又近了一步。