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作者：Caleb
人啊，一旦進入長草期，什麼花樣都能玩出來。
就比如說這無人機吧，之前大家都還主要用它做做航拍啥的。
可如今，遠端測溫它能做了，線上競速它也能做了，甚至研究人員還想用無人機來
射箭
玩兒。
這。。。魯迅看到了也得直呼“惹不起”。
其實，研究人員也不真的只是用無人機來比賽射箭，而是想讓無人機用這樣的方式
把感測器送入一些危險區域
，供他們後續的調查。
據瞭解，這個會射箭的無人機系統總重
650克
，一次充電裝機最多可發射
17次
，最遠能夠在距目標
4米
處，以
正負10釐米
的精度將
30克
重的感測器送到目標點。
這項研究由帝國理工學院的研究人員完成，目前以論文的形式發表在了IEEE上。
論文連結：
https：//ieeexplore。ieee。org/abstract/document/9164987
四旋翼無人機+感測器發射裝置，80多次測試確認最佳發射位置
我們還是先來仔細看看這個無人機到底有什麼特殊的地方。
如下圖所示，這個無人機使用了四旋翼配置，最大飛行時間為
16分鐘
，重量為650g。該系統還有一個用來搭載感測器的空間，這需要在起飛前手工進行載入。
在後續實驗中，研究人員使用了
24g
感測器吊艙，吊艙包括用於彈簧壓縮的元件、飛行穩定器和用於感測器的囊。用於發射感測器的能量則是透過線性彈簧以彈效能量進行儲存。
從下圖看到，無人機內建了
兩個偏置彈簧
，一個能提供偏壓力，一個主要用於創造不連續的響應機制。如果需要某種特定的發射行為，我們可以透過修改兩個彈簧的厚度、SMA驅動器導線的直徑和A與β的值來實現。
具體到操作上，第一步我們需要增加A值，以達到所需的驅動長度，然後從可用的最小執行器導線直徑開始，增加零偏壓彈簧的厚度，直到達到所需的初始拉伸為止，再選擇次級偏置彈簧，使其尤拉負載高於零偏置負載。
其次，我們需要確認SMA的最大應力沒有達到迭代，然後減小β，直到Euler負載儘可能接近零偏置負載為止。
在實驗過程中，研究人員對其進行了
80多次
的反覆測試，可以發現，縱向的精度會隨著距離的增加而降低，而橫向的精度會受到發射時俯仰偏航和側傾振盪的影響，但總的來說，隨著目標距離增加，下降趨勢明顯。
戶外測試不確定因素驟增
隨後，研究人員在戶外進行了實地測試。
他們還發現並改進了諸多問題，比如說在森林中，
樹葉會影響GPS訊號
，這就需要用基於位置估計的車載感測器進行代替。
測試中使用的
感測器
依賴於Arduino nano 33 BLE Sense，該感測器透過低功耗藍芽技術傳輸溫度、大氣壓和亮度等資料。
在基於視覺的系統上，研究人員主要使用
視覺慣性里程計
（VIO）來充當運動捕捉系統的直接替代品。不過，例如飛行時間感測器、立體視覺或深度感測器的機載定位系統還是有其他優勢的，這些系統可以提供深度資訊，知道目標深度後，就可以閉合迴路以計算發射位置。
研究人員主要在戶外進行了三項測試。結果顯示，感測器能夠成功附著在2米和4米高的
白樺樹
上，再硬一點的木質材料就沒辦法做到穩定固定。
實驗室的感測器放置研究
這項研究由帝國理工大學的
空中機器人實驗室
（Aerial Robotics Laboratory）主要執行完成，論文一作也是實驗室的博士生André Farinha。
實驗室首頁：
https：//www。imperial。ac。uk/aerial-robotics
文摘菌瀏覽了一下實驗室的官網，發現他們在
定位和感測器放置
（Perching&Sensor Placement）這一領域還有不少研究成果。
比如這個
自主四旋翼無人機系統
，配有絞車式磁體，能夠在垂直表面上棲息並沿垂直表面滑動，以便在附近進行檢查。
這也是首次實現束縛式四旋翼無人機，基於這項研究，該無人機就可以在基礎設施元素附近垂直懸停和棲息，從而實現各種地面操縱和維修任務。
再比如這個
配備了被動自適應棲息機構的自主四旋翼無人機系統
。
這個系統能使無人機穩定地附著在各種表面上，包括樹枝和管道等。此外，研究人員還開發了一種混合動力運動控制器，以確保無人機達到所需姿態時可以調節纜線張力。
混合控制方法利用系統的機械柔韌性提高了可靠性，穩定地連線到不規則的自然結構，並且增加了絞盤，使無人機可以相對於分支穩定地定向在任何位置或方向上。
除上述研究外，實驗室在自主控制與機器人、軟體機器人等領域也頗有建樹，感興趣的朋友們千萬不要錯過了。
話說回來，對於無人機會射箭這件事，你有什麼看法，歡迎在評論區留言討論~
