這一次，四軸飛行器玩轉(zhuǎn)了酷炫的定位技術(shù)和算法

從四月開始，八個(gè)飛行器就在太陽馬戲團(tuán)開始了叫Paramour的演出。這八個(gè)四軸飛行器已經(jīng)在整個(gè)劇院的觀眾面前完成了首百場(chǎng)的演出，期間沒有出現(xiàn)一次事故。鑒于近期無人機(jī)安全事故頻發(fā)，有人不禁要問：它們是怎么做到的？

Paramour演出中用到的四軸飛行器是由蘇黎世的Verity Studios設(shè)計(jì)、打造的，后來，實(shí)驗(yàn)室與太陽馬戲團(tuán)合作，把它們變成了飛行的燈罩。有的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們很像在那個(gè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，在兩天內(nèi)拍攝的短片《萬千星輝：人與四軸飛行器的互動(dòng)》中的飛行器。區(qū)分Paramour四軸飛行器和其他飛行器、以及能保障它們?cè)诒硌葜幸磺许樌模且粋€(gè)全新的定位技術(shù)和失敗－安全算法，它能讓四軸飛行器在表演中平安無事，并在坐了2000多人且沒有保護(hù)網(wǎng)的劇院里，一周表演八次。

Verity Studio的成員對(duì)四軸飛行器的飛行都不陌生。實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始者Raffaello D’ Andrea是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院研究控制系統(tǒng)的教授，Verity Studio也是從這里萌芽、壯大的。在一個(gè)叫Flying Machine Arena的實(shí)驗(yàn)室里，他花了十年時(shí)間研發(fā)一種能利用高精準(zhǔn)度的動(dòng)力系統(tǒng)控制汽車的自動(dòng)飛行器。2009年，由Andrea教授的前博士生Federico Augugliaro和Angela Schoellig共同研發(fā)的第一個(gè)會(huì)跳舞的無人機(jī)進(jìn)行過表演。2011年，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的Flight Assembled Architecture首次在公眾面前表演，它是世界上第一個(gè)在大眾面前表演的多元四軸飛行器。總之，目前在蘇黎世的實(shí)驗(yàn)室里，已經(jīng)上演過超過兩百場(chǎng)現(xiàn)象級(jí)的研究結(jié)果展示秀，其中包括2012年谷歌的IO秀。

在這期間，這個(gè)團(tuán)隊(duì)廣泛運(yùn)用了動(dòng)力捕捉技術(shù)，但是當(dāng)這種定位技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室后，它就開始顯得后勁不足了。最根本的原因是，動(dòng)力捕捉系統(tǒng)依賴中心構(gòu)造，因此所以需求都被推送到了一臺(tái)電腦中。這臺(tái)電腦的硬件或者軟件一旦出錯(cuò)，所有的一切都將失控。

但是，在諸如Flying Machine Arena這樣的研究環(huán)境中，一個(gè)偶然性的錯(cuò)誤或許會(huì)引發(fā)后續(xù)的諸多問題，而這對(duì)很多商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用而言是不可饒恕的。在直播時(shí)設(shè)立較高的安全標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)楫?dāng)表演現(xiàn)場(chǎng)離人群很近時(shí)，任何危險(xiǎn)都會(huì)被放大。除了安全隱患外，個(gè)人傷害事故會(huì)點(diǎn)燃眾怒、影響品牌形象，甚至引發(fā)官司糾紛。然而，近觀眾的基于動(dòng)力捕捉的表演其實(shí)已經(jīng)久經(jīng)沙場(chǎng)，例如最近的美國Got Talent秀。

在英國的Got Talent表演環(huán)節(jié)中有一個(gè)可替代的基于視覺的系統(tǒng)，其中四軸飛行器可以用一個(gè)攜帶的照相機(jī)來獲取數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)自我定位。另外，各個(gè)系統(tǒng)都會(huì)妥協(xié)于外部燈光環(huán)境，比如舞臺(tái)燈光、聚光燈；它們甚至?xí)讌f(xié)于現(xiàn)場(chǎng)觀眾，比如激光筆和照相機(jī)閃光燈。這樣的技術(shù)進(jìn)步是十分可觀的，要知道，無法識(shí)別的技術(shù)原因讓英國的Got Talent秀提前錄好了本來應(yīng)該現(xiàn)場(chǎng)直播的半決賽。

為了解決這些問題，Verity Studios不再著眼于視覺定位，而是研發(fā)了一個(gè)專門為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)，它符合所有嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。正如Raffaello D’ Andrea在最近的一場(chǎng)TED 演講中說的那樣，最新的無線電頻率的專有定位系統(tǒng)和飛行器是多余的，失敗－安全算法可以經(jīng)受住任何失敗的考驗(yàn)。

另外一個(gè)保障系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素是它在劇場(chǎng)環(huán)境中的協(xié)用性。任何一個(gè)劇場(chǎng)環(huán)境一定要在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)下的、舞臺(tái)自動(dòng)化的生態(tài)環(huán)境下運(yùn)作。

這個(gè)為飛行機(jī)的運(yùn)作創(chuàng)造了安全而堅(jiān)固的系統(tǒng)的技術(shù)成就有著及其豐富的藝術(shù)表達(dá)。太陽馬戲團(tuán)中有創(chuàng)造力的員工們看到了他們與Verity Studios并肩作戰(zhàn)的無限可能性——在百老匯樹立自己的里程碑。正如太陽馬戲團(tuán)的首席創(chuàng)意官Jean Francois Bouchard所說：“毫無疑問，飛行器是Paramour表演中的重要部分。”

目前，太陽馬戲團(tuán)和Vertiy Studios在共同探究將飛行器運(yùn)用在其他藝術(shù)展示和表演中的可能性。

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