不折不扣的“无人机时代”

　　说到无人机其实它就是机器人的一个部分，它是一种空中的机器人，所以我就不得不从机器人说起。我们现在正在经历一个怎样的机器人的时代，其实机器人已经无处不在了。

　　文首图中列举的是工业机器人，地面的机器人，还有医疗的机器人，这些机器人都是早些年出现在我们身边的，比如说工业机器人，早些年它是被围在一个围栏里面，人是在围栏外面，电脑操作编程，让机器人在围栏里面自行的作业，随着技术的提高，围栏被拆开了，机器人的可靠性也随之的增强，人可以不用在围栏外面，而是在机器人的附近做一些和机器人配合的工作。近几年，机器人技术的发展，机器人与人共融技术的发展，使工业机器人已经到了人的手臂旁边，它可以和人共同的工作。

　　地面机器人也一样，最早的军用机器人上面是没有人的，谷歌几年以前他它应用在了无人驾驶汽车上。近两年已经有很长公里的里程数人坐在汽车里，由汽车自动驾驶。医疗机器人，最开始医疗机器人是信息性的，向患者输出心电图、脉搏等等这些信息，辅助进行医疗的决策。随着技术的发展，这样的机器人已经和人可以接触了，来陪伴人、辅助人做一些人不能做的事情。更往后的发展，那就是它不仅和人接触，还进入到了人的体内，来代替原来的手术医生做一些手术的工作。

　　这几类机器人发展的过程，我们可以看出它有一个很有意思的特点，就是它离人越来越近。这个背后有它的技术的发展的脉络，那就是它的环境的适应能力越来越强。因为离人越来越近，要求它的环境的适应能力要非常的强，非常的安全。

　　其实无人机和其他的机器人类似，早期的无人机一方面用来航拍、玩具，这些是无人机的一个方面。另一个方面就是军用的，飞的非常的高，像全球鹰飞的非常高，但是它的周围没有什么障碍物。

　　随着近几年无人机在不同行业的应用，我们可以看到无人机还可以用来做输电线路的巡检，还可以用来做物流的快递，可以发现它离我们的生活也越来越近了。这个背后技术的驱动，也是它的环境适应能力越来越强。

　　我不得不说我现在正在经历一个不折不扣的无人机时代，其实无人机应该是在所有机器人里面推广速度最快的机器人之一。从2012年底、2013年初到现在短短的2、3年时间，无人机，尤其是消费级无人机已经成为了咱们国家非常创新的技术，而且出口量非常大。这是目前无人机产业链的分布或者情况的分布，我把无人机分为四类，玩具、终端的消费、高端的消费以及商用的垂直领域的应用。

　　先说玩具，玩具大家都见过，在机场里面大概100块钱到500块钱之间的有很多，能飞起来，但是最后的结果是回家飞10次以内基本就坏了，但是大家也体验到了飞行的乐趣。这就是低端的玩具。

　　中端消费的无人机大概是500到3000左右，主要是用来做业余的航拍，我们可能觉得，地面的视角已经不够人类去看了，我们希望从空中的视角去看这个世界。大家都可以在网上订一个，飞行的稳定性没有这么强，但是足以可以给你一个非常异样的视角。

　　第三种是所谓的高端消费，主要用于专业的摄影。比如说在电视台还有比赛中，我们经常用到高端的无人机进行拍摄，价格在3000以上，几万块钱以下。这样的机器可靠性比较高，而且它可以得到4K这样非常高清的图像，可以供后期的制作去进行一些处理。



　　前三种都归为消费级无人机，消费级无人机在国内的产业现状它已经形成了寡头的企业，而且现在这样的寡头企业基本上把所有的产业链全做，整个的器件到研发、生产、销售、售后，应该说覆盖了所有的产业链。但是消费级无人机为什么可以有这样的企业去覆盖全产业链，特点就是目标趋同，它的目标或者它的客户的需求就是飞起来，稳定的图像就可以了。

　　最后一个商业级的垂直领域，它和消费级的完全不同，它的产业链非常的强，而且现在分工非常明确，做部件的，做控制系统的，做机体的，做服务的，做售后的，各司其职来做，就是因为商用领域它的需求完全不同。比如说军用，输电线路巡检，农业喷洒，它的机型、要求、控制、售后完全不同。所以商业应用将会成为一个长的产业链分工明确的产业。

　　无人机的前沿技术在商业应用的发展

　　今天要说的是无人机的智能控制，这里面动画大家可以直观的感觉到什么是智能控制。2013年拉斯维加斯的CS展里面，很多消费级的无人机企业带来了黑科技，就像图像里看到的。比如说它可以在人的手掌上起降，可以跟踪人进行拍摄，可以对一个障碍物进行避障，可以多个无人机进行编队。这些无人机在消费领域已经有了一些demo，或者有了一些实际的使用，但是它还远远没有达到商业领域应用的水平。

　　这些黑科技如何在商业应用里面发展，也直接地决定了商业领域什么时候爆发这次无人机革命。如果说现在大家所清楚的无人机卖的很多的，航拍无人机卖的多，我们姑且把它算成无人机领域的第一次浪潮的话，现在国际上普遍的认为商业应用将迎来无人机的第二次浪潮。

　　什么叫商业应用，简单的说就是无人机不是用来一次性消费的，而是一些toB的过程，一些企业用户将无人机买过来进行第二次的应用，来创造第二次的价值，我们把它叫做商业应用。商业应用在国外的预测里有四方面的应用比较典型，第一就是农业，第二是采矿，第三是公共安全，第四是能源的巡视。在咱们国内其实和国外的预测基本相同，除了采矿业在国内的状态和国外的技术的差距还是非常大以外，其他三个方面的行业我这里做一个简要的介绍。

　　第一，精准的农业。农业部农业创新产业联盟在去年的时候做过一个预测，如果咱们国家的18亿亩红线有20%—30%用无人机去进行喷洒作业的话，将有30万架的市场容量，喷洒的服务+销售一共有500亿美元的市值。

　　第二，能源巡视。能源巡视最主要的是代替人进行长距离、复杂环境的巡检工作，比如说输电线路的巡检、输油线路的巡检，还有移动铁塔的巡检、光伏的巡检这几个方面。仅以电网巡检为例，电网巡检从2012年开始采购无人机进行巡检，到今年每年都在以一个比较高的增长率在增长。他们认为将来无人机巡检应该是替代人巡检的一个有效的手段，尤其在山区、跨河流人很难到达的地方。举一个数据，现在人巡检的效率如果在山区的话基本上是每天3—4级铁塔，就是每级铁塔之间大概是500米到1000米左右，所以人巡检的效率是非常低的，而且巡检的效果还不能保证。所以现在迫切需要一种智能化、自动化的设备来完成巡检的工作。



　　第三，公共安全。包括几个方面，一是警用，二是消防，三是救灾救援。这是到2015年7月的数据，咱们国家现在已经有20个省，100个实战单位配备了300多架无人机系统，到今年这个数据还在翻番，而且今年公安部已经统一采购了无人机作为空中监视的装备，用来辅助一线人员获取空中的信息。

　　在这些所有的领域当中，我认为农业应用可能是一个最先在商用领域爆发的应用，主要有几个原因。第一，农业应用它的飞行的高度低，只会在作物的上端几米的过程中作业，下面没有人，安全性是首先能够保证的。第二，需求量大。但是国家农田的特性区别很大，有梯田、有平原，而且很多的田地用人喷药非常的艰难，有很多特殊的地方人是不能喷药的，等着作物坏了也就坏了，特别适合这样一种新的技术去推动。第三，咱们国家的人口红利逐渐的消失殆尽，现在有无人机喷药和用人工喷药价格已经趋同，大概在8—10块钱一亩，而且人工的价格正在以每年20%的速度在上涨。我和很多农村的孩子们聊过，尤其是90后，你给他双倍的工资他都不愿意人背着一个药桶去喷药，给他一半的工资他都愿意用无人机这样的工作方式去工作。这样的心理变化导致了这种产业结构的变化。

　　很多人都意识到无人机在商业应用里是一片蓝海，而且是一片非常广阔的天地，但为什么到目前为止发展的比较快的还是消费级，即航拍的机器，商业应用还发展比较慢，总结为三个方面的原因。

　　第一，缺乏大脑制约着商业应用的爆发；第二，缺乏完整解决方案和良好的用户体验；第三，缺乏有效数据分析和学习能力。

　　大脑、小脑的概念相信大家多能理解，小脑负责我们基本的稳定，大脑负责我们找回家的路，看看周围是不是有复杂的环境，别撞上。其实无人机或者其他的机器人也是一样，小脑的发达使航拍这样一个应用爆发了，就是因为航拍的需求很单一，飞起来稳定，拿回图像可以了。所以，小脑的爆发大概是在几年前，但是商业应用不同。航拍是我们可以找一个比较空旷的环境去飞，但是商业应用是我指定一个环境你必须去飞，比如输电线路的巡检，比如说快递物流，无论你有什么样的建筑物阻挡，无论什么样的交叉的跨越，你必须要完成这样的任务，这就要求无人机不仅要有小脑，更重要的是要有大脑。它需要感知这样的一个复杂的环境，还需要与环境有更紧密的交互，具备学习能力、数据分析能力。所以这也是现在制约着商用发展的一个重要的原因。

　　第二方面，其实现在的商用无人机缺乏完整的解决方案，大多数或者说绝大多数无人机的厂商都在做系统的研发工作。无论是无人机展，还是各种创新的展览，很多厂商都是摆着各种各样的飞机，认为飞机就是这个解决方案的核心，其实这是对行业应用或商业应用的误解，更多的商业应用需要的是数据或者完整的解决方案，用户要知道怎么用它，用它干什么，用了能给他带来什么样的效果。所以，现在的很多应用客观的说都是以演示的为主，就像右边那样，飞机飞起来了拍一个照片，就是我们用了无人机在做某某工作。

　　第三方面的缺陷，跟刚才一脉相承，既然大家都在做demo这种演示性的工作，其实没有在背后梳理出或得到更有效的数据，用户没有从中得到更有效的数据，更多的是飞机飞起来给了行业用户一个图片或者一段视频，他也不知道这个东西怎么用，也不知道哪块具体的输电线路坏了，怎么修，怎么跟企业的ERP结合起来，目前没有。这几方面缺陷或问题制约着无人机在商业领域的应用。

　　无人机智能控制技术研究现状

　　刚才说无人机都缺乏大脑，其实并不是没有人在研究这方面的工作，国际上也有很多研究的机构一直在探索，在从事这方面的研究。后面介绍一下国际上对于无人机智能控制的研究的现状。考虑到各位的专业不一定完全是这个专业的，所以我先做一个科普。

　　这是一个整个无人机技术的框图，无人机的控制简单的来说包括三个方面，一个是导航、制导与控制。什么叫导航，简单来说就是我需要告诉飞机去哪儿，干什么，制导就是通过什么样的飞行路线飞过去，制导就像百度里出现的路径。什么叫控制？就像开车的时候人踩油门、踩刹车换挡，这就是控制。其实无人机跟开车完全一样，只是开车的导航是我们的人，制导是百度地图，控制就是我们的脚、我们的手，无人机也是这样。

　　最右边三个灰色的就是一些外部因素对无人机的影响，可能有环境的影响，可能有人的影响，可能有其他载荷系统的影响。这就构成了整个无人机系统。这里面的小脑就是负责无人机稳定的，它可以飞起来，平衡的放在那儿。大脑就是要感知外界的障碍物在哪儿，飞机的故障在哪儿，怎么去避开这个障碍物，怎么去缓解这样的故障，这就是小脑和大脑的区别。