無人機技術的應用前景一直是備受關注的一個話題。最早的無人機是作為航拍的工具，以“上帝視角”記錄令人驚嘆的航拍照片和視頻。而后隨著技術的不斷

進步，無人機的應用范圍越來越廣，在農業上可以幫助農民進行農作物檢測和農藥噴灑；在建筑業可以對建筑物進行3D掃描建模；再到軍事上入海偵測跟蹤海底潛

水艇等等。無論是軍用領域還是民用領域，無人機技術都發揮了獨特的作用。

但是，這些作用絕大多數離不開無人機的一個技術區域——導航系統，也就是通常所說的運用衛星導航原理的GPS定位系統。據英國《每日郵報》報

道，在人口密集度大、環境相對雜亂比如濕地和樹林的區域，GPS技術由于受干擾過大，往往會使無人機“暈頭轉向”，甚至有信號被切斷的意外。除此之

外，GPS的導航并不是非常精細，對于一些地形復雜、障礙物多的區域地圖記錄有限，和普通的人機交互的飛行器遇到的問題一樣，為了避免被挾持無人機需要一

個類似“防火墻”的系統。這些局限都限制了無人機的應用推廣。

“我們通常所說的無人機，實際上大多數都是受人們控制飛行的，而不是真正意義上的自動飛行器，大體積的無人機則需要一個飛行團隊來控制。”賓夕

法尼亞大學的Vijay Kumar教授在TED演講中說道，他在演講中不僅提出了“自動無人機”概念，并展示了他和學生研發的能夠自動飛行的無人機。

自動飛行無人機和它的創始人

這種無人機由我們平常見到那種普通的擁有小型直升機、四個螺旋槳的無人機改造而成，“我們稍微改造了一下在超市買到的那種體積很小的無人機，去掉導航系統，加上自主研發的感應器和處理器等，總共不過幾磅重。”Vijay Kumar介紹道。

自動飛行無人機和它的創始人

沒有衛星導航，這些無人機如何準確地從一個地點飛到另一個地點呢？這與無人機飛行的原理有很大關系。無人機一般有四個螺旋槳，當四個螺旋槳轉速

相同時，就平衡地飄浮在空中，如果其中一個螺旋槳進行加速那無人機會朝那個方向加速飛去，而如果任意兩端的螺旋槳的轉速大于其他兩端的轉速，無人機就能進

行旋轉。通過四個螺旋槳速度的變化，無人機可以不斷改變自己的飛行速度和方向。

無人機螺旋槳工作原理

Kumar和他的學生團隊正是利用了這個原理，他們創造了一種新的算法程序，使得裝在無人機上的處理器在判斷四個螺旋槳需要執行哪些動作后，快

速把它們組合起來，然后決定給螺旋槳下什么指令。“我們的處理器可以實現一秒鐘600次指令，來穩定控制這個無人機，所以它的反應是非常靈敏

的。”Kumar介紹道。

除此之外，他們還在無人機上安裝了一個微型動態監控攝像機，通過每秒記錄一百幅畫面來輔助處理器快速做出反應，不僅告訴無人機它們自己的位置和

障礙物的具體位置，甚至遇到障礙物突然移動的情況，處理器也可以快速預測怎么才能最有效地鉆過去。“我們的處理器會創造一個光滑優雅的運動曲線，來提醒無

人機繞開障礙物，而無人機也能夠記住自己走過的所有軌跡。”Kumar說。

除了處理器和攝像機，Kumar和他的學生團隊還給無人機裝上了激光測距儀和激光掃描儀，使得無人機在進入一個完全陌生的環境時，可以利用這些

來自己制作描繪周圍環境的地圖，而這個地圖與我們普通所見的地圖不同，包括窗戶、玄關、人和家具等很多細節，同時還能弄清相對于這些東西無人機自己的位置

在哪里，甚至能找到出路。

“與普通的無人機不一樣的是，這種無人機所有的運動都是自主的，我們所做的只是給它們一個藍圖。”Kumay提到，而普通無人機往往需要有人來

輔助完成協調系統。這款無人機的原理來自于一種沙漠螞蟻，Kumar介紹說，這種螞蟻一起搬運重物時，沒有任何中央調控，也沒有明確交流，卻能夠靠著感應

鄰近的螞蟻和抬著的重物來形成一種默契，以同樣的速度和同一個方向去挪動重物。

沙漠螞蟻搬運重物

目前這款無人機已經實現在日本核反應大樓中探測放射性強度，但Kumar也表示這種無人機由于體積很小，在搬運大型重物和探測廣闊環境時可能需要數量非

常多，這樣難免會出現相互干擾的情況。但他也提到控制在一定數量范圍內時，它們會自己“組隊”，并依據環境不斷變換適合的隊形，作為報警器去陌生環境尋找

入侵者和建造摩天大樓等。

而最大的改變并不是以上這些，目前調控無人機往往必須經過嚴格的培訓，并取得無人機飛行的認證，但這一類自動化技術運用在無人機上后，將使得它們能夠真正實現自主飛行，不需要人們的操作，這意味著普通人在未來也能夠運用無人機。