KMel Robotics 四旋翼飞行器集群实验室内部

每年夏天，广告和传播界最具创意的人才都会聚集在法国度假胜地戛纳，在法国蔚蓝海岸的戛纳国际创意节上庆祝自己的辉煌。他们是前瞻性的思想家，是业内最杰出的问题解决者，是风格鲜明的“创意人士”，他们在下一个大热门成为下一个大热门之前就发现了它，然后将其变为现实。因此，也许正是在为世界精英潮流观察者和潮流引领者举行的奢华派对和颁奖典礼中，住在费城的两位 27 岁的机器人专家亚历克斯·库什列耶夫和丹尼尔·梅林格短暂地成为众人瞩目的焦点，这也许是恰如其分的。

库什列耶夫和梅林格来到戛纳，不是为了一边品尝特级葡萄酒，一边交换名片或讨论品牌战略。两人对销售手机或中型豪华轿车，或者其他任何东西都没什么兴趣。事实上，这正是他们年轻的创业公司 KMel Robotics 如此独特的原因：尽管他们是该领域的领导者，但他们并不试图出售自己的技术。库什列耶夫和梅林格专攻四旋翼飞行器，这种小型四螺旋桨悬停飞行器可以携带小型有效载荷，在正确的设置下，可以协同执行复杂任务。KMel 在该领域的工作远远领先于其他公司，甚至连库什列耶夫和梅林格都不知道他们的技术的杀手级应用是什么——但他们对此并不介意。

正因如此，他们于今年 6 月来到法国里维埃拉，在距离戛纳传奇海滩不远的仓库里，在酷热难耐中工作了数小时，为全球品牌巨头盛世长城的新导演展准备戏剧核心。盛世长城的戛纳活动已进入第 22 届，已成为公司内部的竞赛，每一部戏剧作品都试图超越前一年的作品。今年，盛世长城的创意团队想做一些独特的事情，同时以“伟大的创造者”为主题——光束从上方照射到观众身上，人体在头顶飞舞。

他们真正需要的是一群精确控制的飞行机器人——定制的机器人硬件和软件——这是普通布景设计师难以提供的。他们提出的方案是以前从未尝试过的。萨奇的某个人在网上看到了库什列耶夫和梅林格使用四轴飞行器群工作的视频，并进行了询问。此后不久，KMel 的两名员工全部前往法国。

戛纳的表演远离地中海阳光普照的海滩，在 KMel 简陋的工作室内开始，工作地点就在斯库尔基尔河对岸的宾夕法尼亚大学费城校区。这座棕色砖砌建筑群曾是杜邦化学研究机构，但现在归宾夕法尼亚大学所有，KMel 从宾夕法尼亚大学租了一间小办公室和一些实验室空间。这并不是 KMel 和宾夕法尼亚大学之间唯一的联系；Kushleyev 和 Mellinger 于 2007 年在宾夕法尼亚大学首次相识，两人都在宾夕法尼亚大学的 GRASP（通用机器人、自动化、传感和感知）实验室合作研究项目时获得了研究生学位。

“自己做这项研究比卖给别人更有价值。”作为 GRASP 实验室的研究生，Mellinger 和 Kushleyev 从零开始构建集群四旋翼飞行器技术，正是在这里，他们帮助开发和改进了 KMel 的四旋翼飞行器系统——两人于去年 11 月创立——如今仍在生产。这些系统使用好莱坞工作室用于为电影制作计算机生成图像 (CGI) 的相同技术和原理。每个四旋翼飞行器都装有微小的反射球，由特殊的动作捕捉摄像机跟踪（该技术来自动作捕捉专家 VICON）。这些摄像机的数据通过笔记本电脑传输，笔记本电脑可以跟踪每个四旋翼飞行器在空间中的位置。但这台笔记本电脑不是根据这些空间数据创建运动图形，而是控制在活动空间中运行的每个四旋翼飞行器的运动。在戛纳电影节的表演中，该系统精确地同时引导 16 架飞行器在空间中飞行，同时控制连接到每个四旋翼飞行器的 LED 灯和铰接镜。

从这个意义上讲，KMel 当前的技术方案从定义上来说并不是真正的集群——在集群中，每个四旋翼飞行器都会独立感知周围的其他四旋翼飞行器并做出相应反应，而不是通过远程笔记本电脑进行控制。但是，虽然他们目前的设置可以准确地描述为类似集群，但真正的集群行为是 KMel 正在探索的众多新兴技术领域之一。事实上，探索这些飞行器的极限是 KMel 目前的核心业务。

“亚历克斯和我都是工程师，”梅林格说。“我们真的很喜欢从事广泛的研究项目，并试图突破技术的极限。”这标志着 KMel Robotics 与许多涉足“空中无人机”领域的机器人公司（无论是新兴的还是成熟的）之间的关键区别：KMel 并不真正想开发或销售产品。事实上，在 KMel 的工作室里，产品是潜在的创新杀手。库什列耶夫和梅林格花时间将技术极限推向极限，而不是寻找他们技术的杀手级应用。“如果你制造了一个产品，”库什列耶夫说。“那么你就只能坚持下去了。”

Kushleyev 和 Mellinger 不想被困在任何一件事上。该公司通过设计并租赁定制四旋翼硬件和软件给其他研究小组来保持运营现金，这些研究小组没有 KMel 的专业知识，也不想花时间从头开始构建自己的硬件。这些客户通常是宾夕法尼亚大学，Mellinger 和 Kushleyev 经常与学生合作，帮助他们使用 KMel 设计的硬件开发研究项目。随着每次硬件和软件的构建以及他们帮助设计的每次实验，他们进一步发展了自己在一个尚不存在的领域的技术知识。

但它会的。国会已要求联邦航空管理局逐步向非军事商业和民用无人机开放美国国家领空，最终在 2015 年前将无人系统完全纳入国家领空。联邦航空管理局是否能按时完成任务谁也说不准（很可能不会），但从法律上讲，基础工作正在奠定。

鉴于此，一个潜在的市场也正在兴起。土木工程师曾考虑使用配备摄像头和传感器的四旋翼飞行器和其他固定翼无人机来检查桥梁和水坝等民用基础设施。公用事业和能源公司也曾探索使用类似的系统来检查和保障管道和电力线的安全。各政府机构都希望将无人机技术用于从交通监控到环境感知再到野火监测和野生动物追踪等所有领域。此外，还有诸如广域安全和搜索救援等应用——在这些领域，多架空中无人机的自主集群将发挥巨大作用。

“我认为我们将会看到小型飞行器在各种活动中的爆炸式增长，”梅林格说。“这类飞行器有很多很酷的应用，而开放空域将使它们成为可能。”但是，库什列耶夫补充道，我们仍然不知道杀手级应用——真正将这项技术推向主流的应用——会是什么。

“我们与风险投资家进行了交流，他们对百万美元级的企业很感兴趣，”Kushleyev 说道，“他们来找我们，告诉我们他们的观点以及事情应该如何发展。他们自己做市场调查。他们仍在试图弄清楚这个杀手级的想法或应用是什么，是某种产品还是某种服务。”但到目前为止，他说，这些天使投资者还没有提出百万美元级的想法。

因此，KMel 保持精简和灵活，将其硬件和软件出租给其他研究人员，并在研究进行时参与其中，即使有大笔资金来敲门，也不会急于出售其技术或专业知识。“自己做这项研究比卖给别人更有价值，”库什列耶夫说。

梅林格表示，这并不是说 KMel 有朝一日不会涉足无人驾驶汽车生产业务。但它正在等待时机和需求——以及梅林格和库什列耶夫自己的工程兴趣——一致后，才会将他们的研究投入到单个项目或重点中。与此同时，当库什列耶夫和梅林格没有学生可以指导或软件可以编码时，他们会追求自己异想天开的想法或考虑具有挑战性的提案，比如盛世长城的提案，它让他们登上了戛纳电影节。

戛纳项目是这种技术驱动型创业实验室运作方式的一个绝佳范例。技术的应用主动找上门来，而不是技术的应用主动找上门来。这听起来很有趣也很有挑战性，所以 KMel 决定尝试一下，并取得了惊人的成功。迷幻灯光秀是四旋翼飞行器业务的未来吗？这不太可能，但值得注意的是，9 月份 KMel 将其技术专长和三架四旋翼飞行器用于纽约市的一场互动现场艺术展，去年，一场法国艺术展由一群四旋翼飞行器共同建造了一座 20 英尺高的塔，这表明即使它不是杀手级应用，这项技术也可以应用于艺术和娱乐领域。

但除了杀手级应用之外，KMel 还积累了大量经验（以及曝光率，因为他们的表演视频在网络上流传）和一些收入，这让他们可以自由地尝试其他新想法。“我们的大多数研究项目都源于一些愚蠢的想法，比如‘让我们建一座塔吧’，”Mellinger 说（他们在 GRASP 实验室使用他们的技术用飞行四旋翼机群建造了塔，比法国艺术展做同样的事情早了将近一年）。这就是他们不断推动技术发展的方式，他们开发的项目不仅满足了他们自己的研究兴趣，还探索了高级自主性、真正的群体行为和其他关键能力的要求。从这些“愚蠢”的项目中，也许会出现一个杀手级应用。

库什列耶夫有时会和父亲一起去钓鱼放松一下，他讲了一个故事，说他曾经试图弄清楚如何使用四旋翼飞行器作为机器人钓鱼助手，也许是用泡沫材料固定它，这样它就会在真正钓到鱼并被拖入水中时漂浮起来。除了在水面上驾驶四旋翼飞行器之外，他还没有开展这个项目，但他的想法并不是真正钓到鱼，而是追求从未尝试过的事情。

“这带来了一个相当困难的控制问题，”库什列耶夫谈到他的潜在项目时说道。“如果你有一个吊索负载——悬垂的东西，比如一条鱼——那么控制这辆车就非常困难，尤其是当那个东西很重而且在移动的时候。但是如果你给它装上 GPS，你就可以拥有一个自动捕鱼车。它会飞来飞去，当它检测到有鱼在钓线上时，它就会把它带回来。”他半开玩笑地说，但很明显他已经认真考虑过了。

“也许这就是杀手级应用，”梅林格面无表情地说。事实并非如此，但这可能不会阻止 KMel 的人们尝试一下。