近日，美國無人機公司 Exyn Technologies（下稱 Exyn）將其無人機升級至 4A 級自主級別，操作員只需為無人機定義一個地理空間範圍，無人機便可以從起飛到著陸有條不紊地探索整個空間，並自動生成高解析度鐳射雷達地圖。

Exyn 是賓夕法尼亞大學 GRASP 實驗室的衍生公司，一直在開發用於檢查礦井等大型非結構化空間的無人機。大型非結構化空間下，GPS 通常無法定位，空間中塵土飛揚且十分危險，對人類工作來講極具挑戰性。

此次 4A 級迭代，使得該公司無人機進入高度自主化階段，未來將繼續向完全自主化邁進。

一、Exyn 無人機商用：高效、安全探索礦洞等大型複雜空間

Exyn 的無人機共分 8 個自主級別，無人機逐漸從非自動化向初高階自動化，到全自動化迭代。

Exyn 無人機在 4A 級版本之前，遇到障礙物時僅能感知和迴避，且無法在 GPS 訊號外執行，操作員需協助無人機完成任務。

4A 自主級別的無人機攜帶燈、GoPro 運動相機、巨大算力、巨大電池和旋轉的 Velodyne 鐳射雷達，可以在沒有 GPS、基站、通訊的情況下，對未知環境進行自主感知和導航，探索完後自主返回著陸。

▲Exyn 無人機自主級別

2019 年 2 月，Exyn 介紹了其無人機的商用性。

在自主導航系統下，無人機可以在沒有 GPS 的環境下收集資料，使用者地下礦井的測繪和檢查。對於採礦作業來說，必須對地下溶洞進行不斷的分析，以確定鑽爆演練的成功率，工作內容極其危險。

▲Exyn 團隊

Exyn 的無人機能夠自主製作出資訊豐富的 3D 地圖，極大地改善礦井的日常運營和安全。在 4A 級自主級別下，無人級還可以在不依賴人工控制的情況下獨自做到這些。

本月，Exyn 還在加拿大勘探與開發者協會（PDAC）2021 年會議上展示了與瑞典採礦公司山特維克（Sandvik）聯合開發的自動化採礦技術。

ExynCEO 納德雷姆（NaderElm）說道：“通過提供世界一流的軟體和技術，我們使客戶能夠在以前無法到達的地下區域進行勘測。”

二、Exyn 無人機技術：比自動駕駛、地面機器人難度更高

Exyn 的創始人維傑庫・馬爾（Vijay Kumar）曾說道：“能夠指示無人機飛行的 AI 開發比起自動駕駛汽車或者是地面機器人的 AI 開發來說更復雜。”

“因為無人機所處的世界是三維的，不僅僅需要遵守交通規則，避開行人和樹木，還必須迂迴地避各種地面不存在的障礙物，如鳥類和其他飛行器。此外，無人機網路連線還時常掉線。”

▲Exyn 無人機

馬爾還說道：“自動駕駛汽車則可以拉著大電池行走，而無人機荷載量小，對電池效能要求更高。”

當前，Exyn 的無人機可以高達 2 米 / 秒的速度飛行，一次飛行可以探索 1600 萬立方米，大約 9 個足球場的體積。如果希望它探索更大的區域，可以更換電池後再次執行。

Exyn 首席技術官傑森・德瑞克（Jason Derenick）表示，“當我們進行探索時，我們要做的是找到可見空間和探索空間以及未知空間之間的邊界。然後，我們計算候選視點，推斷感測器可以獲得多少潛在資訊，然後系統選擇一個有機會看到儘可能多環境的視點。”

▲Exyn 無人機飛行模擬視訊

德瑞克稱，Exyn 的無人機在自動化商業領域的應用版圖已非常清楚了，但他們最感興趣的還是潛在的搜尋和救援用途，特別是當無人機群協同工作時。“想象一下，當你需要在山洞找一個迷路的人，你就可以在入口放一堆無人機，告訴它們去裡面探索，直到找到一個人。”

在“無人機視角”下，人相當於一個動態障礙物。讓無人機尋找一個人，則需要讓無人機瞭解動態障礙物如何移動。

自動駕駛汽車目前已能做到識別行人從而安全避開，對於一個有著嚴重尺寸和動力限制的無人機來說，做到這一點更有難度。

德瑞克還表示，要做到這一點還需要在當前的無人機系統中增加一個額外的理解層級，讓無人機理解要尋找的物件是什麼，從而進行推演。這也是 Exyn 目前正在做的事。

結語：迭代後的 Exyn 無人機用途更廣

在 Exyn 的無人機自主級別圖中可以看出，在 4A 高度自主級別之後，無人機還將向著全自動化的第 5 等級邁進。

屆時，Exyn 的無人機用途將不僅限於盤點大型倉庫貨物、礦坑探測、建築工地安全檢查等領域。在無人機群相互協同下，Exyn 無人機將在高度危險或人類難已抵達的區域執行更多工作，發揮更大的作用。

來源：IEEESpectrum、礦業會議、機器之能、尖兵之翼