日本向來熱衷於機器人研究,其中東京大學作為日本大學中的絕對王牌,在國內外都享有很高的聲譽。
最近,東京大學有兩項發明吸引到了文摘菌的注意,一個是無人機和機械臂配合取貨,一個是可充氣的電動自行車。
這…難道東大是要正式進軍外賣界了嗎?
要讓無人機執行送貨服務,首先得讓它們先取貨,偏偏就是這取貨的過程,是耗能和費時最大的地方,這時無人機往往是在盤旋而非移動,因為很多時候貨物包括了一些需要始終向上放置的食品或飲料,這些可不能通過降落傘或者其他方式進行遞送。
現在,閉上眼睛,想象一下理想的無人機送貨系統,在這個系統中,無人機應該可以一直保持全速飛行,不需要減速,同時又能夠安全地取貨和送貨。
不過其中還有一個問題,要在無人機上實現精準定位可能還有一定的難度,如果把這些事兒都放到地面上,用一個高速視覺系統和一個機械臂在無人機飛過時將包裹遞給它呢?
是不是完美?!
這個構想,已經被東京大學石川實驗室變成了現實。
在一篇最近的論文中,研究人員寫道,“包裹無停止傳遞給無人機,一個供應站自動將包裹放到無人機上,並且進行交接調整這一概念,已經通過控制供應站實現了,供應站通過一個高速的視覺系統來定位無人機”。
在石川教授領導下,石川實驗室在過去10年一直從事高速視覺和操作系統的研究,實驗室的研究視頻經常登上Youtube的推薦榜。這次的實驗也是利用到了實驗室的標配水準:兩台高速攝像機(每秒1000幀)架設在可以精確捕捉物體並同時計算他們的空間位置的轉動雲台上,另一台攝像機用來在無人機離基站還比較遠時追蹤它,機械臂是兩個線性制動器,帶有一個平台來固定有效負載。
無人機本身沒有什麼特別的,唯一為了使它能夠取貨而進行的改動是一個簡單的掛鈎,這一掛鈎可以放在任何種類的無人機上,包括固定翼無人機和混合動力無人機,這一掛鈎還為放上去的貨物提供了靈活性。沒有了內部載貨托架,你也無需將貨物塞入內部。只要貨物能夠掛上掛鈎,並且在無人機的最大承受重量和空氣動力學容忍度以內,你就可以使用它。
根據日前公佈的demo視頻,無人飛以每秒1米的速度移動,實際的包裹傳遞發生在約0.3秒內,這顯然比其他任何把貨物放到無人機上的方法更快。
研究人員表示送貨模擬在短途派送中還有巨大的進步,在1公里的距離內,每天的交付量最多可提高65%,但在更長路程的配送中,使用該系統的收益下降明顯,畢竟取貨只佔整個派送過程的很小一部分。但即使在4公里範圍內,模擬顯示使用該系統最多提高18%。
未來,研究人員會將用於傳遞的兩軸機械臂升級為六軸機械臂,它可以重新加載自己,並且能夠進行速度匹配來減少取貨的影響。
使用六軸機械臂的高速視覺控制系統進行無需停止的包裹傳遞的概念圖
事實上,短期來看,系統收益可能並不顯著,因為現存的無人機送貨服務還沒有達到臨界點,到臨界點之後,每一秒鐘都會變得重要。電池續航能力也是競爭要點之一,只能維持幾十分鐘使得常常需要停止無人機更換電池,而隨着續航能力的提升,以及新技術的發展,這些都不會再是問題。
可以想見,在未來,無人機會有它們生而適合的送貨工作,不過就目前來看,還無法確定無人機的配送業務流程最終是否行得通,但不管怎樣,從節能省時的角度上看,無人機還有很大的發展前景。
如果對於無人機還心存慼慼,那讓外賣小哥來送貨的話,不升級一下裝備也説不過去了。
目前,很多外賣小哥都是騎着自己的小摩托進行送貨,但是隨着共享單車的發展,道路也隨之變得越來越擁擠和混亂,騎手和行人受傷的新聞已經屢見不鮮。對於最後一公里問題,是否有更好的解決辦法呢?
答案自然是肯定的,比如東京大學的這款充氣電動自行車原型Poimo(POrtable and Inflatable MObility)。
製作Poimo的材料是一種可摺疊布料,可以通過向小氣泵快速充氣,也就是説,出行工具現在不僅可以放進揹包,在到達目的地之後還能打包帶走,也不用擔心車遭損壞和偷竊了。
Poimo的主體由熱塑性聚氨酯(TPU)製成,它易於定製,研究人員還試驗了其他形狀,例如移動沙發,聽説這種沙發非常適合在“海濱度假勝地”放鬆身心。
而且,將Poimo充氣到40或50kPa(6或7psi)的最佳操作壓強只需要一分鐘多的時間。
然後,你只需要再把剛性部件連接起來,包括車輪、無刷電機、電池和集成在車把中的無線控制器。所有這些總重5.5公斤(充氣結構只有2.3公斤),但研究人員表示,這只是一個原型,他們預計重量可以減輕。
就乘坐體驗來説,靈活性、便攜性和內在安全性使這款個人出行系統比死板的自行車和摩托車還要好。
Poimo的誕生源於一種願望,即利用軟機器人技術創造一種本質上安全的車輛,最大限度地減少事故中受傷或損壞的可能性,這對於與行人共享空間的個人出行系統非常重要。
在2020CHI大會上發表最新論文的作者之一Ryuma Niiyama説道:“我們相信充氣式交通工具與現有的出行系統不同,可以與人建立新的關係,在未來為城市提供一公里內的出行工具。”
研究人員在日本對Poimo做了一些測試,人們説它比預想的更堅固,騎起來很有趣,他們想和孩子一起使用。Niiyama相信,一旦過了原型階段,即使維持模塊化和定製化,Poimo的成本效益也比現有車輛高得多。從這裏開始,該計劃將繼續優化系統,以減輕重量、提高便攜性、舒適性和安全性,並通過用户研究確定社會可行性和價格。
這兩項發明,不管是從速度還是從安全上都有所突破,東大這進軍外賣行業之心簡直昭然若揭。文摘菌只想説,不愧是你,東大!