原作者：Evan Ackerman
文章来源：IEEE Spectrum
编译：沈永强
图源：石川实验室
城市内的物流无人机想要真正投入使用还有很多工作要做。我们其实并不确定用无人机来做物流这个商业模式最终是否有意义，但是想要物流无人机能够真正投入使用，就必须要实现足够高的能源使用效率以及时效性。在物流无人机取货、交付的时候功耗最大，也最费时，因为这时候无人机需要保持悬停状态而不是正常飞行移动。但是悬停对于物流无人机来说又是很有必要的，因为可能经常需要运送一些类似食物、饮料等等的东西，这些东西通常都需要时刻保持直立状态，而且不能用降落伞或者其他东西直接丢下去。
但是，假如你想构想出一种理想的无人机物流系统，那就必须得考虑到如何实现无人机保持全速飞行，并且在取货、交付的时候如何实现不需要减速并且保证安全性。而想要实现这种效果所需要的精准度短时间内在无人机上还做不到。但是，如果我们换一种思路，把整个递接过程放在地面上进行，使用高速视觉系统。让机器手臂在无人机飞过的同时把物体挂上无人机呢？这一方案已经在东京大学的石川实验室实现了。
摘自最近的一篇文章：
无人机不需悬停进行货物递交的概念：供应站自动地将包裹装载到无人机上，在此过程中，通过控制供应站使用高速视觉系统来追踪无人机，来实现装载时的调整。
石川正敏教授领导的石川实验室致力于高速视觉以及操作系统的研究已经十多年了。你可能还记得Youtube上他们的热门视频：高速运球和剪刀石头布。在上面的视频中你所看到的系统使用了他们很多项目的通用配置：在倾斜云台上的两台高速摄像机（每秒1000帧）可以非常精准地追踪物体（无人机底部的挂钩），并同时计算其在空间中的位置。由于高速摄像机是针对那些相对较近和明亮的物体的，所以当无人机距离基站较远的时候使用了一台额外的相机来追踪无人机。视频中的机械臂只是两个线性驱动器装载在平台上来举起包裹。
同时，无人机本身并没有什么特别之处。唯一不一样的就是一个简单的挂钩，用来勾起包裹。这个挂钩可以装在你需要的任何类型的无人机上，包括固定翼无人机或者混动无人机。并且这个挂钩可以勾起包裹类型也很丰富，不需要安装内置托架就可以直接将包裹直接勾起来。只要包裹有地方勾并且不超过无人机载重上限和空气动力学公差，就可以直接勾起带走。
视频中的概念演示中，无人机以每秒1米的速度移动，实际交接过程发生在大约0.3秒内。这显然比我们所见过的其他任何无人机装载包裹的方案要快得多了。研究人员表示，通过模拟配送显示，短距离内的物流效率有着显著提升——每天1公里内的物流配送量可提升65%。当物流距离增大时，增益也相应有所降低，因为取货的时间仅占据整个物流时间的一小部分。但是即使是4公里配送距离内，模拟结果也显示可以有最高18%的提升。接下来，研究人员想将用于交付的两轴机械臂升级为六轴机械臂。
图源：石川实验室
六轴机械臂搭载高速视觉控制系统进行无停包裹交付的概念图
实际上，像这样的系统直接受益可能并不会特别明显，原因很简单，因为现有的消费级无人机物流服务（还基本停留在原型阶段）还没有达到系统饱和点，几分钟或者几秒钟的提升还没有那么重要。而且，现在无人机的电池续航只有几十分钟，这意味着你必须让无人机停止工作来更换电池。但是，随着电池技术不断进步，等新的技术克服这些缺陷后，无人机物流系统在这样的包括配送业务中就能有真正的用武之地。
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