學生們發起了一項造福社會的無人機項目 學生們發起了一項造福社會的無人機項目

學生們發起了一項造福社會的無人機項目

學生們發起了一項造福社會的無人機項目

當你看到這架四軸飛行器向你飛來時,不要逃跑或擊落它——它是來幫忙的。許多無人機被用作間諜、刺客或玩具。但如果一切順利,救援人員和緊急應變小組很快就能部署這款名為「不可思議的HLQ」(發音為「hulk」)的無人機,它能真正幫助人類,每次飛行可自行運送多達50磅的物資。

這款名為HLQ(重型四旋翼飛行器)的飛行器,旋翼展開後直徑達6英尺,由加州聖荷西州立大學的一支機械工程系學生團隊研發。尼克·康諾弗、克里斯·富爾默、卡洛斯·格雷羅和加布里埃爾·特萊茲將HLQ計畫作為他們的本科畢業設計。現在,他們正在Kickstarter上發起眾籌,以期打造一個完整的原型機。

HLQ並非全球首款無人貨運飛機。先前已有全尺寸無人直升機K-Max,以及Matternet的基礎設施項目,該項目旨在向農村地區投放公益無人機。但後者主要運載藥品或實驗室樣本等小型貨物,最大載重僅4磅(約1.8公斤)。而且K-Max造價高達數百萬美元。 HLQ能夠運載重型貨物,成本卻遠低於K-Max。

這架重達50磅的HLQ無人機搭載了一塊名為Ardupilot的開源Arduino控制板,該控制板預先安裝了用於無人機控制的程式。團隊在此基礎上加裝了一顆1GHz的處理器,賦予HLQ電腦視覺功能,使其能夠自主飛行。 HLQ的機臂兼作驅動系統,學生將使用鋁材製造,以便馬達散熱。他們還設計了可更換的機臂,以便在損壞或需要升級為碳纖維材質時進行替換。

令人難以置信的HLQ轉子
感謝 Incredible HLQ 提供圖片

HLQ團隊面臨的最大科學挑戰是如何找到能夠為重型有效載荷提供足夠升力的旋翼。直升機愛好者通常不需要考慮翼型和阻力係數。因此,工程師們製造了一個有馬達的機械手臂來測試各種旋翼。在原型機中,他們將使用兩台12.5馬力的汽油模型飛機引擎來驅動這16片旋翼。全速運轉時,旋翼尖端的轉速堪比低速子彈,因此他們用籠子罩住了測試機械手臂。您可以在這段影片的1分29秒看到這個裝置—

如果一切按計畫進行,緊急應變人員可以將HLQ的GPS座標提供給HLQ,以便運送水、食物和住所等物資。在像桑迪颶風或福島核事故那樣的大規模災難中,由於交通幾乎癱瘓,HLQ機隊可以迅速集結物資,投入救援工作。工程師估計,一加侖燃油可使HLQ飛行30分鐘。至於飛行速度,則要等到完整的原型機建成後才能確定。

HLQ無人機在初始下降階段會使用超音波感測器尋找待配送的箱子。當距離箱子20到30英尺(約6到9公尺)時,HLQ會切換到具有電腦視覺功能的攝影機,識別箱子頂部的大型獨特圖案,從而更精確地計算距離。四軸飛行器將透過一個由快速拆式花園水管接頭改造而成的簡易模組與箱子對接。

團隊負責人尼克康諾弗表示,HLQ原型機的成本約為1萬美元。相對較低的價格可以擴展小型搜救隊的能力,使那些無法負擔直升機和人員配備費用的搜救隊能夠在撤離前進行空中幹預。

康諾弗的團隊利用了捐贈的零件、學校的機電一體化實驗室,以及附近一家科技商店裡琳瑯滿目的工具(咳,我是說工具),例如雷射切割機、等離子切割機、焊接機和數控機床。即便如此,這套設備的全部造價對一個學生來說,連泡麵都吃不起。於是,HLQ團隊在Kickstarter上發起眾籌,希望在今年畢業前完成這台機器的建造。距離群眾募資結束還有11天,他們距離7,500美元的目標還差400美元,這個目標其實相當合理。

即使 HLQ 團隊最終沒能做出 HLQ,他們大概也能順利畢業。但任何創客都知道,最令人沮喪的莫過於錯失創意。

但希望猶存。康諾弗告訴《大眾科學》,他們的設計已經引起了一些公司和慈善機構的注意。其中一個是總部位於英國的「天空天使國際救援組織」(Sky Angels International Rescue),該組織今年成立,專注於空運援助,他們不僅是支持者,還承諾在Kickstarter眾籌平台上彌補任何資金缺口。

對於這款神奇的HLQ無人機,還有另一個不那麼慈善,但同樣充滿人性光輝的願景——一位Kickstarter眾籌支持者希望披薩店能解僱外賣員,轉而使用這款四軸飛行器執行深夜送披薩的崇高任務。雖然神奇的HLQ目前可能還無法載人,但或許它可以拯救小狗小貓。