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如今的无人机在外型与尺寸上可谓是千奇百怪，有的看起来像是一个热水瓶，而有的看起来像是个手镯。但是无论如何，无人机都会有一套让它在空中保持平衡的部件。瑞士的研究员如今成功设计了一种单螺旋无人机，他们称之为现今最简易的可操控飞行器。 苏黎世联邦理工学院的研究员们曾花费数天时间研究不同的无人机设计以及它们所能从事的工作。在研究过程中，他们还研究过如何使用大量的小型无人机协同合作建造东西。去年他们曾成功地使用小型无人机建造了一座可让人行走的桥。 单螺旋无人机则是这些研究员们最新的作品。然而这款无人机似乎并不能从事很多实际工作，除非你想使用它来拍摄快速转圈的场景或者用它来运输奶油。传统的多旋翼无人机需要多个螺旋翼运转来抵消自身的重量，而这架单螺旋无人机仅需要一个螺旋翼即可起飞。 无人机顶部由引擎驱动的推进器是无人机唯一的动力来源，单独的螺旋翼每秒将转动4次，产生的推动力足以使这架无人机升至空中。 之前研究员们发现四轴无人机即使在丧失了一个、两个甚至三个螺旋翼后仍然可以保持在空中飞行，那么这个单螺旋简易无人机的设计看起来也有一定的道理。而这些研究员们甚至希望更近一步，设计出没有螺旋翼的无人机。

现在一提起无人机，相信大家脑海中蹦出的第一个画面一定是一个四旋翼的形状，仿佛世界上所有的无人机都脱离不了四旋翼的阴影。不过，无人机真的只有四旋翼才靠得住么？ 近两天就有外媒报道，美国的研究人员创造出了一款只有一个旋翼的无人飞行器，该无人机采用了非对称的设计，更重要的是，整个无人机唯一可以移动的部件也只有一个螺旋桨。 看了这款无人机，你可能觉得这玩意比竹蜻蜓高端不了多少，最多也就是华强北随处可见的无遥控飞行玩具的水平，但这款单旋翼无人机实际上还是有很高的技术含量，它可以实现时间在空中接受人们的遥控。 这款无人机学名叫单通道旋翼飞行器，是目前，早在几个月前就被发明出来了。该无人机只有一个可动部件——螺旋桨，没有襟翼、没有铰链、没有副翼，甚至没有其他的促动器和任何控制器，整个飞行器只靠一个简单的螺旋桨控制。尽管它机械结构简单，但它的电子大脑非常的发达，其精密程度足够使其能够稳定地在空中任意飞行。 你觉得这东西和一个旋翼的直升机没什么区别？ 在无人机领域，最常见飞行器通常被分为固定翼、直升机和多旋翼（在多旋翼之中四轴又属于主流），而这款飞行器则是把多旋翼变成了单旋翼，与直升机还是有很大区别的。 其实早在几年前，直升机和固定翼才是无人机领域的霸主，根本没有多旋翼什么事。然而，随着前几年DJI小精灵Phantom四旋翼一体机的推出打破了这个局面。因Phantom极大地降低了航拍的难度和成本，在市场上反响热烈，成为迄今为止最热销的产品。之后短短两年间，围绕着多旋翼飞行器相关创意、技术就层出不穷，一时间，好像所有的无人机都变成了一个样子。 多旋翼之所以能够比直升机成功，除了操控简单成本较低之外，还有一个主要的原因，就是其机械可靠性较高，这也是多旋翼和直升机最主要的区别之一。 与多旋翼无人机相比，直升机需要有上千个活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降，这些不稳定因素的排查成本较高不说，还有可能对人体产生伤害。而多旋翼上没有活动部件，它的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性，因此可靠性较高。我们来看一下直升机和多旋翼无人机机械结构的对比便知。 直升机机械结构 多旋翼无人机轴体 明显直升机的结构要比多旋翼无人机可动零件多得多，也复杂的多。 另外，直升机通常需要尾桨和一对朝着相反方向的转子来维持飞行中的平衡，而单旋翼无人机只需要一个旋翼即可，它采用非对称和不平衡的机身设计，以此来保持飞行和可控性。 实际上，几十年前，熟练的飞行员遥控操作的飞行器中，只有两个运动零件——旋翼桨和尾部的方向舵。而这个“单通道旋翼飞行器”则证明了遥控飞行器只需要一个运动部件就够了。 不过，这个“单通道旋翼飞行器”与直升机和四轴无人机相比，它的计算程序国过于简单，也就是说，要让他飞起来，必须要用正确的方式把他放飞出去才行，所以它的成功放飞几率的高低还得看认为操作的熟练度。另外，它的操控灵活度相对较弱，因为他飞起来的时候需要不停的旋转来保持平衡，所以不能完成如航拍等工作任务。 直至现在，大家也不知道这个单轴无人机能够用在什么地方，它只是证明了单轴也可遥控飞行而已。

在最近发布于Youtube的一段视频中，来自瑞士的几位飞行器研究员成功地通过控制几台无人机搭建出一条牢固的绳索桥，最终结果是绳索桥可以轻松过人。无 人机的最大亮点就是它能到达人到不了的、很难达到的或很危险的地方。视频截图中可以看到，人们通过控制几台无人机搭建出一条牢固得可以在上面行走的绳索 桥，这段视频发布于Youtube网站上，发布者是瑞士苏黎世飞行器竞技场（RTH Zurich Flying Machine Arena）研究员。 根据发布者描述，除了两边的脚手架外，绳索桥的整个结构都是由无人机搭建而成的。7.4米长的绳索桥上的每个绳结都是由无人机完成的，绳索材料是迪尼麻缆绳，其重量强度比低，非常适合用于架空结构。 此外，在绳索桥搭建前，该室内已经安装了多处运动捕捉设备，以向无人机反馈位置测量信息。研究员表示，这次实验的目的是为了证明无人机也可以完全独立地完成桥的建造过程，而且绳索桥的承重性很高，虽然过不了坦克，但至少可以过人。

在航拍领域大显身手的无人机当下“大热”，而复旦大学学生团队设计的“灵魂出窍：基于意念-手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器”，实现以脑电波和手 势系统控制无人机，则让人对未来充满更多幻想。复旦大学16日披露，“灵魂出窍：基于意念-手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器设计”在首届中国研究生未来飞行器创新大赛中脱颖而出，拔得头筹。 佩戴相关装备者仿佛能“灵魂出窍”——人虽在地面，眼睛却“飞”上了天空，通过自己思维活动：集中精力、放松状态以及手势指挥，就能够“亲眼”看到空中翱翔的飞机的广阔视野。 据知，这项大赛由中国科协青少年科技中心、国际宇航联合会、中国宇航学会、中国航空学会等主办，欧盟QB50立方星低热层大气探测委员会等亦为联合主办方。大赛以“创新改变未来”为竞赛宗旨，以微小卫星为主题，围绕未来飞行器技术与创新，致力于提高研究生在航空航天领域科研创新的能力、解决工程实际问题的能力等，为业界发掘培养复合型、高素质拔尖创新人才提供优秀平台。 复旦大学设计团队成员包括来自飞行器设计专业、流体力学专业、理论计算和计算机软件专业的硕士研究生，其指导老师为复旦大学力学与工程科学系系主任艾剑良。16日，他们对记者讲述了这件未来感十足的作品背后的故事。 团队方面介绍，目前市面上大多数无人机仍是利用传统手持遥控器进行操作，这使得无人机仍停留在“大玩具”层面，距离成为人类的科技助手仍有路程。团队成员头脑风暴产生了以脑电波控制飞机的想法。经过反复讨论和推敲，最终一个通过脑电波与手势协同控制、镜头跟随头部运动并能虚拟还原空中视角的无人机系统的设想终于成型。 全套飞行装置包括一个MindWaveMobile脑电耳机、一个Myo臂环、一副虚拟现实(VR)眼镜、一架六轴飞行器以及搭载的云台和同步摄像头。团队成员崔雪扬介绍：“这套飞行装置使我们只需戴上眼镜，想一想或者手一挥，就能获得全新角度去，探索哪些平常难以看到的地方。这种设计也可为行动不便的残障人士提供了解世界的全新方式。” “意念-手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器”将同步摄像头安装在飞行器底部，拍摄飞行器视角下的三维立体影像，通过虚拟现实(VR)眼镜将三维影像实时投射到眼前。好比时下流行的科幻小说《三体》中所写的游戏装备，佩戴了非侵入式脑电传感器、可以读取佩戴者前臂肌肉运动的腕带后，用户就可通过“集中精力”来控制飞行器的上升，“放松状态”控制飞行器的下降，通过向左、向右挥手指挥飞行器，手势“五指伸开”则指示飞行器向前飞，“握拳”意味着飞行器要向后飞。此外，通过头部俯仰和左右转动控可以调整制摄像头的倾斜角度。 这项看似科幻而有趣的飞行背后有着坚实的科学理论基础。傅军告诉记者，“每当神经活动时，人脑都会产生轻微放电，不同的神经活动会产生不同的脑波模式，比如，沉睡中的人大脑中会产生大量的delta波，而当一个处于警觉和清醒状态的人集中思考一件事时，大脑就会产生大量的beta波。我们的设计就是通过不同神经活动释放脑电波来控制飞行器。” 谈起对未来的展望，艾剑良表示研究并未到此终止，在无人机的旋翼起降、固定翼平飞、抛飞稳定，甚至人工智能方向上的研究仍大有可为。艾剑良告诉记者，“脑电波这块还可以深化！”作为团队负责人，傅军也表示，他们会继续深入开展无人机研究，争取做到产学研结合，因为科技与行业应用的结合才能给无人机技术带来真正能够“展翅翱翔”的领空。

8月12日，美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration，以下简称航管局)发布了一项公开声明，对非法使用无人机的行为提出了前所未有的严厉警告。该声明中称：“航管局想就此传达一条明确的信息：在飞机和直升机附近操作无人机是既危险又非法的。未经批准的使用者可能会面临严厉处罚和刑事指控，甚至有可能入狱。” 在美国，越来越多的小企业开始使用无人机，如用于房地产、汽车营销、婚礼行业、体育赛等。 非法无人机泛滥令人忧心 作为一项时新的高科技产品，无人机近年来在美国已掀起了一股关注热潮。除了政府和公司、企业广泛地探索其军事、公共和商业用途之外，无人机的民间爱好者也数量激增。 在声明中，航管局还公布了一组统计数字，充分解释了航管局为何对非法无人机忧心忡忡。美国民间无人机的发展速度和其对正常航空工作的潜在威胁均已达到了不容忽视的程度。在2014年里，美国境内的飞行员所目睹的无人驾驶的飞行器共有238起，而今年截至8月9日，该数字就已超过了650起。 在2014年的6月和7月里，美国飞行员共遇到了16次和36次无人机。而在今年的相同月份里，次数已分别上涨至138次和137次，甚至在一万英尺的高空中都能看到无人机的踪影。 更为严重的是，无人机严重干扰了消防部门的正常工作。在美国西部同山林大火作战的空中消防员曾数次因为在附近遇到了无人机而被迫中止任务并提前降落。这也成为航管局发布该项警告声明的直接诱因之一。 航管局在声明中称，他们会继续通过推行“官方安全飞行指南”(Know Before You Fly)来与工业部门合作，教育无人机的使用者合理、合法地使用机器。也会继续支持美国跨部会消防中心(National Interagency Fire Center)所发起的“你们若飞翔，我们将下岗”(If You Fly， We Can’t)的活动，以减少无人机对消防工作的干扰。 但同时，航管局今后会大力加强与国家、地方各级执法部门的合作，鉴定和调查未经批准的无人机活动。航管局已对其中的一些进行了民事处罚，并鼓励市民积极地向当地执法机关报告所发现的未经批准的无人机，以减少这类危险而非法的行为。 该项警告声明意味着航管局对无人机的规范方式的转变。以往航管局主要采用的是教育手段，以制定和出台建议性标准为主。而今却极大强化了民事和刑事的处罚力度，更多地依赖于法律强制手段，而非无人机使用者的自愿服从。 无人机的立法相对滞后 无人机无疑是一项极具发展潜力的高新技术。在军事和安保用途上，它在美国已获得了长足的发展和应用。在过去10年间，该计划已协助抓捕了超过8000名非法移民，并缴获了超过2.5万磅的毒|品。此外，无人机还被广泛运用于境内的消防、监控、救援、搜索等工作之中。 此外，人们在众多的好莱坞警匪、战争电影之中均能看到它的身影。举例来说，美国自2005年就开始了一项名为“捕食者B”的计划，使用无人侦察机在边境附近进行空中巡逻和侦察，用摄像机、传感器和雷达系统向执法部门提供实时的智能信息。 在商业和民事用途上，包括亚马逊在内的众多商业巨擎均在积极开发无人机运输技术，从而能够极大缩减人力和物力成本，甚至彻底改变传统的物流模式。而随着无人机技术的不断成熟和产品的极大丰富，民间的无人机爱好者也数量剧增。 但另一方面，无人机的巨大发展潜力同样可以应用于非法用途，对他人造成妨害，甚至会酿成巨大灾难。例如，在日常生活中，无人机常常会侵犯民众的隐私权——人们不太可能驾驶汽车穿过别人家的庭院或窥探隐私，而使用无人机却很容易实现这些目的。 正因如此，许多不胜其扰的美国人民常在网上提出“用qiang打掉邻居家的无人机合不合法”之类的问题。而更危险的是，无人机可以轻易地被用作犯罪甚至恐|怖|袭|击的工具。它能干扰其他飞机和飞行器的正常飞行，甚至能运送炸|弹和各种危险品、毒|品、违禁品等。 今年在华盛顿特区附近发现了数起无人机的活动，开始引发了美国民众对于国家安全和公共安全的警惕。而就在本月，美国警方还发现了有人利用无人机从墨西哥向美国运送毒|品。 遗憾的是，对于这一新兴科技，美国的相关立法进展迟缓。当前针对无人飞行器，美国尚没有全国性的立法。各州对于无人机的法律规定也进展不一。截至今年上半年，只有弗吉尼亚、佛罗里达、德克萨斯等15个州已然通过了相关立法，对无人机的使用施加了约束和规范。而大部分州还在讨论或制定过程中。在现实中，除了主要机场、军事基地、国家公园等地属于无人机的禁飞区外，其他地方并无严格和统一的规范标准。 正因如此，美国航管局日前发布的这一警告声明，受到了民间的纷纷赞同与支持。很多人甚至批评航管局行动太过迟缓，呼吁制定更科学、更严格的管理规范和监控手段，建立完善的飞行执照体系，以消除无人机技术潜在的安全威胁。 无人机带来的法律难题 事实上，无人机所带来的法律难题，远远不只是法律缺位的问题，更有管辖权方面的困境。最大的难题是：无人机应由哪个部门来负责管理和规范？或者更具体地说，美国航管局究竟有没有权力对无人机进行管理？ 在这方面，有一个重要案例发生于2011年，一名叫拉斐尔·皮克(Raphael Pirker)的摄影师因在弗吉尼亚大学校园里操作商用无人机而被航管局以“不顾后果的飞行行为”为由罚款一万美元，他也因此成为了美国第一个因使用商用无人机而被罚款的人。 在皮克提出诉讼后，一位联邦行政法法官否决了该项惩罚，认为并没有法律禁止小型无人机的商用行为。而且，从技术上来说，“模型飞机”并不算是真正的“飞行器”，因此并不受航管局现有的法律管辖。 然而，2014年11月，美国国家运输安全委员会对该案提出了上诉，认定航管局现有的对“飞行器”的管理规范可以适用于模型飞机、无人机和遥控飞机，从而对这类无人操纵的飞行器施加了远为严格的法律管制。 上诉的理由提出，联邦对于“飞行器”的定义从字面上来看，并没有将“模型飞行器”排除在外，也没有对飞行器里是否有驾驶员作出区分。因此，“一个飞行器可以是‘任何’一种‘用于飞行’的‘设备’”。这一定义赋予了航管局对于一切无人飞行器的法律管辖权。在此之前，航管局曾在1981年6月9日发布过一项《模型飞行器操作标准》，鼓励模型飞行器的操作者自愿遵守这些标准，其中包括不要飞过400英尺以上的高度、保持在视野之内飞行、在飞到距离机场3英里之内时应通知机场管理员等。 如果法院支持美国国家运输安全委员会的上诉事由，无人机的使用者必须服从、而不是自愿遵守航管局的各项管理规范。而根据其规范，任何一种“飞行器”在500英尺以下的任何一次飞行，都有可能被认定是“不顾后果的行为”，并和皮克一样受到处罚。这同航管局之前的《模型飞行器操作标准》的严格程度相比，完全是天壤之别。 当然，该上诉中对于“飞行器”所做的过于宽泛的阐释，受到了很多批评和质疑。有人甚至提出，按照该定义，连玩具飞机、飞盘、风筝等，都可以算作是“飞行器”了，因此该种认定不免荒谬。而客观来看，将无人机等同于常规的航空器固然不当，但若将其归类于传统意义上的“模型飞行器”，似乎也有不妥。 尽管都是由使用者远程操作，但无人机的技术水平和发展速度早已远远超过了我们传统中对于模型飞机的理解。美国国会曾于2012年通过了一项法律，命令航管局于2015年9月之前出台对商用无人机全国性的正式法规。但就目前来看，对于无人机的法律定义都还处于极大的争议之中，针对无人机的立法工作尚可谓任重道远。