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Im schwärmenden Quadrotor-Labor von KMel Robotics

2021

Jeden Sommer versammeln sich die kreativsten Köpfe in den Bereichen Werbung und Kommunikation im französischen Ferienort Cannes an der Côte d'Azur, um auf dem Cannes Lions International Festival of Creativity ihre eigene Brillanz zu feiern. Dies sind die Vordenker, die bekanntesten Problemlöser der Branche, die gestylten "Kreativen", die das nächste große Ding entdeckten, bevor es das nächste große Ding war, und es dann so machten. Vielleicht passt es also, dass Alex Kushleyev und Daniel Mellinger, zwei 27-jährige Robotiker, die in Philadelphia leben, zwischen verschwenderischen Partys und Preisverleihungen für die weltbesten Trendsetter und Trendsetter das Rampenlicht stellten .

Kushleyev und Mellinger waren nicht in Cannes, um Visitenkarten oder Markenstrategien gegen Flöten des Grand Cru auszutauschen. Das Duo hat wenig Interesse daran, Handys, Luxuslimousinen oder sonst etwas zu verkaufen. Genau das macht KMel Robotics, ihr junges Start-up, so einzigartig: Obwohl sie auf ihrem Gebiet führend sind, versuchen sie nicht, ihre Technologie zu verkaufen. Kushleyev und Mellinger sind auf Vierrotoren spezialisiert. Diese kleinen Schwebeflugzeuge mit vier Propellern können kleine Nutzlasten transportieren und arbeiten im richtigen Setup zusammen, um komplexe Aufgaben zu erledigen. KMel arbeitet in diesem Bereich weit genug vor der Kurve, sodass selbst Kushleyev und Mellinger keine Ahnung haben, was die Killeranwendung für ihre Technologie ist - und sie sind damit einverstanden.

Auf diese Weise landeten sie im vergangenen Juni an der französischen Riviera und legten lange, schwüle Stunden in einem Lagerhaus ab, das nur eine kurze Fahrt von den legendären Stränden von Cannes entfernt liegt. Gleichzeitig bereiteten sie das Herzstück des Theaters für den globalen Markenriesen Saatchi & Saatchis New Directors Showcase vor. Saatchis Veranstaltung in Cannes, die bereits zum 22. Mal stattfindet, ist innerhalb der Agentur selbst zu einer Art Wettbewerb geworden, bei dem jedes Theaterstück versucht, das Vorjahr zu übertreffen. Dieses Jahr wollte das Kreativteam von Saatchi etwas Einzigartiges tun, während es mit dem Thema eines "großen Schöpfers" spielte - mit Lichtstrahlen, die von oben auf das Publikum herabströmen und Körpern, die sich über ihm bewegen.

Was sie wirklich brauchten, war ein Schwarm präzise gesteuerter Flugroboter - maßgeschneiderte Roboterhardware und -software - etwas, das der durchschnittliche Bühnenbildner nur schwerlich bereitstellen konnte. Was sie vorschlugen, war etwas, das vorher nicht versucht worden war. Jemand in Saatchi hatte Videos von Kushleyevs und Mellingers Arbeit mit schwärmenden Quadcoptern im Internet gesehen, und es wurden Nachforschungen angestellt. Kurz darauf reiste das gesamte zweiköpfige Personal von KMel nach Frankreich.

Die Aufführung in Cannes begann weit entfernt von den sonnenverwöhnten Stränden des Mittelmeers in KMels bescheidenem Arbeitsbereich direkt gegenüber dem Schuylkill River vom Campus der University of Pennsylvania in Philadelphia. Der Komplex aus braunen Backsteingebäuden war einst eine chemische Forschungseinrichtung von Dupont, befindet sich heute jedoch im Besitz der Universität, von der KMel ein kleines Büro und einige Laborflächen mietet. Dies ist nicht die einzige Bindung, die KMel und Penn bindet. Kushleyev und Mellinger haben sich 2007 zum ersten Mal an der Universität kennengelernt. Beide haben ihr Studium abgeschlossen und an Forschungsprojekten im GRASP-Labor (General Robotics, Automation, Sensing and Perception) von Penn mitgearbeitet.

„Diese Forschung selbst zu betreiben, hat mehr Wert als sie an andere zu verkaufen.“ Als Doktoranden im GRASP-Labor begannen Mellinger und Kushleyev von Grund auf, schwärmende Quadrotortechnologie zu konstruieren, und hier halfen sie, die Quadrotorsysteme zu entwickeln und zu verfeinern Das KMel, das das Duo im November letzten Jahres gegründet hat, produziert heute. Diese Systeme arbeiten mit derselben Technologie und denselben Prinzipien, mit denen Hollywood-Studios computergenerierte Bilder (CGI) für Filme erstellen. Jeder Quadrotor ist mit winzigen reflektierenden Kugeln ausgestattet, die von speziellen Motion-Capture-Kameras verfolgt werden (die Technologie stammt vom Motion-Capture-Spezialisten VICON). Die Daten dieser Kameras werden über einen Laptop übertragen, der die Position jedes Quadrotors im Weltraum verfolgt. Anstatt Bewegungsgrafiken aus diesen räumlichen Daten zu erstellen, steuert dieser Laptop die Bewegungen der einzelnen Quadcopater im aktiven Raum. Für die Leistung von Cannes navigierte das System 16 Luftfahrzeuge gleichzeitig präzise durch den Raum und steuerte gleichzeitig die LED-Lichter und Gelenkspiegel, die an jedem Quadrotor angebracht waren.

In diesem Sinne ist KMels derzeitiges Technologieschema per Definition kein echter Schwarm - in einem Schwarm würde jeder Quadrotor die anderen Quadrotoren um ihn herum unabhängig erfassen und wahrnehmen und dementsprechend reagieren, anstatt von einem entfernten Laptop aus gesteuert zu werden. Während ihre derzeitige Konfiguration genau als nur schwarmartig beschrieben werden kann, ist wahres Schwarmverhalten einer der vielen aufstrebenden Technologiebereiche, die KMel erforscht. Die Erkundung der Grenzen dieser Fahrzeuge ist derzeit das Kerngeschäft von KMel.

"Alex und ich sind beide Ingenieure im Herzen", sagt Mellinger. "Wir arbeiten sehr gerne an umfangreichen Forschungsprojekten und versuchen, die Grenzen der Technologie zu erweitern." Dies ist das entscheidende Unterscheidungsmerkmal zwischen KMel Robotics und den vielen aufstrebenden und etablierten Robotikfirmen Eintauchen in den Raum der "Luftdrohnen": Kmel hat kein wirkliches Bedürfnis, ein Produkt zu entwickeln oder zu verkaufen. Produkte sind in der Tat potenzielle Innovationstreiber in der Werkstatt von KMel. Kushleyev und Mellinger verbringen ihre Zeit damit, den technologischen Rahmen bis zum Äußersten zu erweitern anstatt nach der Killeranwendung für ihre Technologie zu suchen. "Wenn Sie ein Produkt bauen, sagt Kushleyev. "Dann steckst du fest."

Kushleyev und Mellinger sind nicht daran interessiert, an irgendetwas festzuhalten. Das Unternehmen hält sich durch die Entwicklung und Vermietung von kundenspezifischer Quadrotor-Hardware und -Software an andere Forschungsgruppen, die nicht über das Know-how von KMel verfügen und die Zeit nicht damit verbringen möchten, ihre eigene Hardware von Grund auf neu zu entwickeln, am Geld. Dieser Kunde ist häufig die University of Pennsylvania, an der Mellinger und Kushleyev regelmäßig mit Studenten zusammenarbeiten, um ihnen bei der Entwicklung von Forschungsprojekten mit Hardware zu helfen, die KMel entworfen hat. Mit jedem Hardware- und Software-Build und jedem Experiment, das sie entwerfen, entwickeln sie ihre eigenen technischen Kenntnisse auf einem Gebiet weiter, das es noch nicht wirklich gibt.

Aber es wird. Der Kongress hat angeordnet, dass die Federal Aviation Administration den nationalen Luftraum der USA langsam für nichtmilitärische kommerzielle und zivile Drohnen öffnet und bis 2015 unbemannte Systeme vollständig in den nationalen Luftraum integriert. Ob die FAA ihre Frist einhält oder nicht, ist jedermanns Sache rate (wahrscheinlich nicht), aber rechtlich gesehen wird der Grundstein gelegt.

Vor diesem Hintergrund entsteht auch ein potenzieller Markt. Bauingenieure haben mit der Idee gespielt, Quadrotoren mit Kamera und Sensor und andere Starrflügeldrohnen zur Inspektion der zivilen Infrastruktur wie Brücken und Dämme einzusetzen. Versorger und Energieversorger haben ebenfalls die Verwendung ähnlicher Systeme für die Inspektion und Sicherheit von Pipelines und Stromleitungen untersucht. Verschiedene Regierungsbehörden möchten Drohnentechnologie für alle Bereiche einsetzen, von der Verkehrsüberwachung über die Umweltsensorik bis hin zur Ortung von Waldbränden und der Verfolgung von Wildtieren. Dann gibt es Anwendungen wie Wide Area Security und Search and Rescue - Bereiche, in denen autonome Schwärme mehrerer Flugdrohnen eine enorme Auswirkung haben würden.

"Ich denke, wir werden eine Explosion von kleinen Luftfahrzeugen für eine breite Palette von Aktivitäten sehen, sagt Mellinger." Es gibt eine Menge cooler Anwendungen für Fahrzeuge wie diese, und die Öffnung des Luftraums wird es ihnen ermöglichen. " Kushleyev fügt hinzu, wir wissen immer noch nicht, was die Killer-App sein wird - die, die diese Technologie wirklich in den Mainstream bringen wird.

"Wir sprechen mit Risikokapitalgebern und sie sind an Millionengeschäften interessiert", sagt Kushleyev. "Sie kommen zu uns und teilen uns ihre Sichtweise und die Dinge mit, die geschehen sollen." Sie machen ihre eigene Marktforschung. Und sie versuchen immer noch herauszufinden, was diese Mörderidee oder -anwendung ist, ein Produkt oder eine Dienstleistung. "Aber bis jetzt, sagt er, haben diese Engelsinvestoren auch keine Million-Dollar-Idee hervorgebracht.

So bleibt KMel schlank und flink, vermietet seine Hardware und Software an andere Forscher und beteiligt sich an diesen Forschungen, ohne den Drang zu vernachlässigen, ihre Technologie oder ihr Fachwissen zu verkaufen, selbst wenn viel Geld anfällt. "Diese Forschung selbst zu betreiben hat mehr Wert als sie an andere zu verkaufen, sagt Kushleyev.

Das soll nicht heißen, dass KMel eines Tages nicht in die unbemannte Fahrzeugproduktion einsteigen könnte, sagt Mellinger. Es muss jedoch abgewartet werden, bis das Timing und die Nachfrage sowie die technischen Interessen von Mellinger und Kushleyev aufeinander abgestimmt sind, bevor die Forschung auf ein einziges Projekt oder einen einzigen Schwerpunkt konzentriert wird. In der Zwischenzeit verfolgen Kushleyev und Mellinger, wenn sie keine Studenten haben, die sie als Mentor oder als Programmierer einsetzen können, ihre eigenen skurrilen Ideen oder unterhalten herausfordernde Vorschläge, wie die von Saatchi & Saatchi, die sie in Cannes landeten.

Das Cannes-Projekt ist ein schönes Beispiel dafür, wie ein solches technologiegetriebenes Startlabor funktioniert. Die Anwendung für die Technologie kam eher zu ihnen als umgekehrt. Es klang interessant und herausfordernd, also gab KMel einen Versuch - und es gelang spektakulär. Zeigen psychedelische Lichteffekte die Zukunft des Quadrotor-Geschäfts? Das ist unwahrscheinlich, obwohl es erwähnenswert ist, dass KMel im September sein technisches Know-how und drei seiner Quadrotoren für eine interaktive Live-Kunstausstellung in New York City zur Verfügung gestellt hat. Im vergangenen Jahr bestand eine französische Kunstausstellung aus einem Schwarm von Quadcoptern, die gemeinsam einen 20-Fuß-Hubschrauber bauen -hoher Turm, der zeigt, dass diese Technologie Anwendungen in Kunst und Unterhaltung bietet, auch wenn es nicht die Killer-App ist.

Abgesehen von Killer-Apps sammelte KMel eine Menge Erfahrung (und Bekanntheit, da das Video über ihre Leistung im Web lief) sowie einige Einnahmen und gab ihnen die Freiheit, mit anderen neuen Ideen zu spielen. "Die meisten unserer Forschungsprojekte sind aus dummen Ideen entstanden, wie 'Lasst uns einen Turm bauen'", sagt Mellinger (sie verwendeten ihre Technologie im GRASP-Labor, um Türme mit einem Schwarm aus fliegenden Quadrotoren zu bauen, fast ein Jahr bevor die französische Kunstausstellung dies in etwa tat das gleiche). Auf diese Weise treiben sie die technologische Hürde immer weiter voran und entwickeln Projekte, die nicht nur ihre eigenen Forschungsinteressen erfüllen, sondern auch die Anforderungen an erweiterte Autonomie, echtes Schwarmverhalten und andere kritische Fähigkeiten untersuchen. Aus diesen "albernen" Projekten wird möglicherweise eine Killeranwendung hervorgehen.

Kushleyev, der sich manchmal beim Fischen mit seinem Vater abwickelt, erzählt eine Geschichte darüber, wie er einst versuchte, einen Quadrotor als Roboter-Angler-Assistenten zu verwenden, indem er ihn vielleicht mit Schaumstoff ausrüstete, damit er schwimmt, sollte er tatsächlich einen Fisch fangen und ins Wasser gezogen werden. Er hat das Projekt noch nicht weiter verfolgt als mit einem kleinen Quadrotor über Wasser zu fliegen, aber es geht weniger darum, tatsächlich einen Fisch zu fangen, als vielmehr darum, etwas zu verfolgen, was noch nie zuvor ausprobiert wurde.

"Es stellt ein ziemlich schwieriges Steuerungsproblem dar, das Kushleyev über sein mögliches Projekt beschreibt." Wenn Sie eine Schlingenlast haben - etwas, das wie ein Fisch baumelt -, ist es sehr schwierig, das Fahrzeug zu steuern, besonders wenn das Ding schwer ist und sich bewegt. Aber wenn Sie ein GPS darauf setzen, könnten Sie ein automatisiertes Fischereifahrzeug haben. Es fliegt herum und wenn es feststellt, dass ein Fisch in der Leitung ist, bringt es ihn zu Ihnen zurück. "Er macht nur einen Scherz, aber es ist klar, dass er das ernsthaft überlegt hat.

"Vielleicht ist das die Killeranwendung Mellinger Deadpans. Das ist es nicht, aber das wird die Jungs bei KMel wahrscheinlich nicht davon abhalten, es zu versuchen.

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