這家腦洞大開的德國公司讓固定翼無人機實現了垂直起降

2022-01-01 極客公園

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無人機   Aerolution   SONGBIRD 


在極度崇尚工程師精神的德國,讓一個工業品或者機械結構在功能可靠性和穩定性上超越別人是最讓人興奮的事。對 Hans-Peter Thamm 博士來說,做一臺比別人飛得更快更久更穩的無人機便是一件那樣的事情,這在他的心裡裝了 20 年。

在極客公園重新發現歐洲的旅程中,我們來到了 Hans-Peter Thamm 博士創辦的無人機公司 Aerolution。他們的 SONGBIRD 系列無人機採用固定翼的結構,卻可以實現和多旋翼無人機一樣的垂直起降,不需要跑道或其他輔助設施。

德國人總是在解決了所有問題後才會把自己耗盡心血的作品在人們面前拿出來,結構有些奇特的 SONGBIRD 其實已經實際應用在很多勘探和救援的場景裡了。那 Aerolution 是如何讓一個腦洞大開的想法變成現實的呢?

固定翼垂直起降?

Hans-Peter Thamm 博士之前是柏林工業大學的教授,在地測和遙感領域有著幾十年的國際項目經驗。 當他研究的領域和無人機發生關係時,他便發現了其中很多的問題和局限。在進入無人機領域時候,Hans-Peter Thamm 博士和 Aerolution 想要做的其實很簡單,他們對工業產品十分痴迷,他們希望自己的無人機解決其它產品上遇到的一切問題。

比如,多旋翼無人機最大的問題是續航能力比較差,每次只能飛二十幾分鐘,這使得它們的飛行距離和範圍也受到了很大的限制。在 Hans-Peter Thamm 博士最擅長的測繪領域,那樣的表現還不能滿足實際的專業使用需求。

而固定翼無人機雖然續航能力強速度也更快,但起飛和降落都是十分麻煩的事情。有的是像投射標槍一樣用手扔出去,有的則是用大型彈弓彈射出去。而降落則有可能直接衝地撞毀,軍方甚至嘗試過在無人機降落時用一張大網把它兜住,不夠優雅還有些滑稽。

Aerolution 想要解決這些問題,於是他們做了一臺固定翼無人機 SONGBIRD,卻同時做到了垂直起降。其中的秘訣是什麼呢?其實是因為它有可以動的螺旋槳。

在起飛階段,SONGBIRD 的螺旋槳平行於地面,這樣就可以讓無人機垂直升起。而在達到固定高度的時候,機翼上連接四個螺旋槳的軸便會逆時針旋轉,從而成為向前飛行的動力。

這個可以旋轉的螺旋槳設計便是 SONGBIRD 的秘訣。在實際的演示中,它可以直接在一塊大約一平方米的板子(臨時停機坪)上平穩起飛,然後在原地垂直降落。旋轉的軸全部是碳纖維材料,因為它需要保證很好的堅韌性。

SONGBIRD 垂直起飛降落的過程目前都還是需要手動控制的,Hans-Peter Thamm 博士介紹說:

「實現自動起飛降落不難,但是我們出於安全性的考慮目前並沒有那麼做。比如降落過程,地面可能有小孩或者異物,如果自動降落會有一些安全隱患。」

Aerolution 在螺旋槳旋轉這個步驟上花費了很多的時間,在材料、結構和算法上都進行了很長時間的優化。所以 SONGBIRD 這個「模式切換」的過程十分順滑,在螺旋槳旋轉的時候你並不會發現特別明顯的抖動。而為了達到這樣的效果,SONGBIRD 可能會在一分鐘裡完成 400 次機身自動修正的平衡擺動。

極端和特殊場景的專業級應用

SONGBIRD 目前都是應用在一些比較極端和嚴苛的場景下,比如礦區和大型農場的勘測、森林救援和邊界巡防,它的穩定性和續航裡程都是這些應用必需的。

Aerolution 在標準版的 SONGBIRD 裡預留了兩個攝像機機位,可以將我們日常見到的微單放置其中。鏡頭負責記錄畫面信息,配合機身裡暗藏的 GPS 等晶片記錄的地理位置信息就可以生成一個信息更完整的視頻內容數據。

當然,SONGBIRD 的相機系統是支持定製的。Aerolution 的工作人員告訴我們:

「可以在機身裡放一個記錄彩色畫面信息的防抖鏡頭和一個只記錄黑白畫面信息的防抖鏡頭,兩者通過合成算法可以生成光線信息更豐富的視頻。」

Aerolution 甚至還在實驗性地嘗試可以自動旋轉的相機「手臂」,它可以垂直向下記錄正下方的畫面,也可以旋轉 90 度記錄前方的信息。SONGBIRD 目前的應用都是很專業的場景,更高階的定製功能也是 Aerolution 希望擁有的一項能力。

測繪出身的 Hans-Peter Thamm 博士沒有忽略他的老本行,而是將它和自己的無人機事業結合起來了。SONGBIRD 通過特殊的硬體和軟體組合可以記錄測繪區域的高度信息,這是比平面信息圖更符合客戶需求的一個功能。

不管是南非的銅礦還是菲律賓的農場,Aerolution 的客戶最終需要的都不只是一張平面圖,而是測繪結果對實際規劃設計的指導意義。Hans-Peter Thamm 博士向我們分享了一個小故事:

「礦場需要很頻繁的進出大型機械設備,於是就需要一個最快速而便捷的路徑,藉助我們測繪的高度信息就可以規避落差較大的山坡,節省很多時間的同時也能進一步增加運輸的安全可靠性。」

一個工程師的苦惱

Hans-Peter Thamm 博士在年輕的時候曾經到過中國進行一些技術支持,幫助中國發展工業。在和一群藍色工作服的中國朋友們朝夕相處的日子裡,他慢慢建立了對中國最初的了解。

但與當年的情況不同的是,當他辭職創業進入無人機行業時,中國卻成了行業裡它最應該藉助卻也最需要忌憚的力量。

在 DJI 進入德國市場之後,消費級的無人機幾乎被大疆一統。Hans-Peter Thamm 博士也親眼見證了德國一些無人機公司的應聲倒下,這給他自己的無人機創業敲了一記警鐘。他知道這些來自中國的巨型公司有著他們難以達到的技術實力和營銷能力,而 Aerolution 也需要在這股浪潮裡乘風而上,不能被淹沒然後消失。

但 Aerolution 一直都沒有找到一個合適的方式和中國的科技公司或者資本力量溝通,每當交流的細節開始深入的時候,「工程師」和「匠人」便會習慣性的保守和防備。技術是他們最鍾愛的東西,即便因為保守而失去一些爆發式增長的機會,他們也不會輕易改變。

Hans-Peter Thamm 博士說:

「我們其實已經接到了超過 50 臺的訂單,但是我們找不到可以信任的中國力量幫我們用最快的速度去完成量產並交付貨物。」

這是德國公司們遇到的最典型的問題之一,他們擁有創新的想法、成熟的技術和對產品極為苛刻的精神,但他們沒有快速生產的能力,也沒有特別強悍的供應鏈掌控力,這使得他們的企業和商業模式經常能夠流傳上百年,但往往一直保持「小型的家族企業」狀態。

一臺大號尺寸的 SONGBIRD 無人售價超過 4 萬歐元,如果能夠完成對這個不到 20 人的創業團隊來說「接到手軟」的訂單,Aerolution 的狀態也許會一夜之間發生變化。但 Hans-Peter Thamm 博士始終還是存在一些擔憂:

「當我們和中國的公司交流技術細節,他們也許可以幫助你很快生產出 10 臺,但他們也可能會立馬幫別人做 100 臺一模一樣的。」

在和極客公園交流的過程裡,Hans-Peter Thamm 博士不止一次提到了這樣矛盾的心態,他知道中國市場會成為「最重要」的,也明白中國的產業力量正飛速強大,但他們還沒有找到可以完全放心的夥伴,也需要探索出一種能讓「工程師」們舒服的合作方式。

文為極客公園原創

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