未盡研究之前發表的一篇爆款文章 ，引發了一股“宇樹熱”。其實，中國人形機器人技術的興起，與無人機技術密切相關。且不說宇樹創始人王興興曾經在大疆工作過，當年大疆創始人汪滔選擇研究無人機，也是興奮于這一領域匯集了人工智能、圖像處理、無線傳輸、先進控制理論、先進制造以及多傳感器融合。

無人機就是飛行的機器人。大疆的成功經驗，成為無數在無人機、eVLOT、機器人領域的創業者研究學習的對象；而汪滔如何從創業起就能持續保持技術、產品與全球市場的領先，也是一個教科書級別的案例。所有這些，也許可以從奠定大疆技術的那篇論文中窺探。我們在此編譯通用機器人智能初創公司Scaled Foundations聯合創始人CEO Ashish Kapoor的解讀文章，并結合汪滔的論文進行了補充完善。

無人機巨頭大疆并非崛起于一夜之間。其長達十年的市場主導地位，源于創始人和 CEO 汪滔對于技術的深刻理解。

而這一切又源于他2011 年完成的論文，從此徹底變革了四軸飛行器的發展。《自主直升飛機的控制系統》，是汪滔在香港科技大學電子與計算機系的碩士畢業論文。由李澤湘教授指導。

汪滔的這篇論文，發現當時直升機無法解決的穩定性問題，在小型無人直升機可以解決。汪滔專注于小型無人直升機的控制算法、控制框架的設計，它們在不同飛行狀態下都可以實現，包括懸停、速度參考飛行和航點導航飛行。他還基于無人直升機的控制框架，開發了一些新的功能。論文為用戶著想，為了方便自行設置直升機控制器，最后幾章還討論了自適應參數調整方法。

這篇論文也是工程實踐和產品創新的總結。汪滔實現了控制器程序的框架，還推導出核心算法，最后還在一架真實的無人機上得到了驗證。

（Trex 600 直升機模型，來源：汪滔論文）

當時汪滔已經發現，控制器的基本功能已無法滿足無人機市場的“剛需”，未來的趨勢一定是更多功能、更好性能和更易用性。他在論文結尾預言：“如果控制器的成本效益持續增長，微型無人機將成為廣泛應用的產品。”

后來大疆的故事，無人機和低空領域，以至戰場上發生的一切，證明了他的預言是完全正確的。

回到技術本身。這一技術不僅僅是學術理論層面的突破，它更解決了直升機本質上不穩定的問題。就像人類試圖邊行走邊平衡手指尖上的鉛筆一樣，直升機需要不斷進行修正才能保持飛行。在汪滔的研究工作之前，這只有在軍事應用上是可行的，因為控制復雜性太高了。

傳統的直升機控制需要為每架飛機定制獨一無二的數學模型。打個比方，如果每款智能手機都需要單獨的軟件，而不是配備一個通用的操作系統，那代價實在太大。要實現商用無人機的普及，就必須首先解決這個根本性的問題。

• 向上：所有葉片在同一槳距（總距操縱桿：控制所有葉片的槳距；周期變距操縱桿：控制旋翼的傾斜）

• 向后：旋翼向后傾斜；葉片在朝向前方時槳距增加

• 懸停：所有葉片在同一槳距

• 向下和自轉：所有葉片在低槳距

• 向前：旋翼向前傾斜；葉片在朝向后方時槳距增加

• 側向：旋翼向移動方向傾斜；葉片在朝向相反方向時槳距增加

• 轉向：直升機懸停；尾槳葉片的槳距變化使機身旋轉

汪滔的關鍵見解是：不再試圖創建完美的數學模型，而是設計采用實時傳感器數據的自適應反饋回路，進行連續的微調 。這種向實際應用適應能力的轉變，成為大疆未來技術優勢的基石。

汪滔設計的系統每秒50 次檢查位置，并立即進行修正。這其中不涉及復雜的物理計算——只需基于傳感器反饋進行連續微調。這種方法類似于我們在不經思考的情況下，下意識地平衡自行車。

大疆的控制系統還獲得了微型陀螺儀、加速度計、氣壓計、指南針和GPS 的支持。戰略性的組件布局最大限度地減少了電機產生的振動和電磁干擾。這種集成成為其關鍵競爭優勢。

汪滔設計的控制架構包括三個相互關聯的系統：

• 懸停控制（保持位置）

• 半自動飛行（速度指令）

• 地面站導航（跟隨航點）

這種嵌套PID 控制回路的方法如何創造了大疆的可靠性優勢？ （PID 指的是比例-積分-微分控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller），它是一種廣泛應用于工業控制和自動化系統中的反饋控制算法。PID控制器通過調整系統的比例、積分和微分三個參數，來實現對系統輸出的精確控制。） 請看視頻：

即使以今天的標準來看，實際結果也令人印象深刻：

• 懸停精度在0.18 米以內

• 導航線路超過7.8 公里

• 速度偏差低于0.25 米/ 秒

這些指標驗證了該方法在商業產品中的可靠性。

與這項研究齊頭并進的，是大疆的成立，在汪滔和李澤湘教授領導下的發展壯大。這并非巧合——可以說，正是這種深厚的技術基礎催生了一個成功的消費級產品。短短幾年時間，大疆利用這些技術占據了全球70% 的市場份額。

這項研究中首創的安全功能也成為大疆的競爭壁壘：

• 通信丟失時的故障保護協議

• 無GPS 信號下的室內穩定性

• 傳感器保護的振動隔離

這些如今已成為標準的功能，在最初進入消費市場時至關重要。

其中，最具創新性的技術可能就是使用頻率分析的自動調諧系統——大疆的控制系統可以自行進行校準，類似于智能手機自動調整相機設置的功能。這一功能使得大疆無人機能夠自己適應不同的飛機特性，而無需用戶干預。

大疆的控制系統使得自主飛行變得可靠，從而為現今的應用奠定了基礎：

• 實時地圖繪制

• 空中攝影

• （以前需要直升機完成的）基礎設施檢查

可以說，大疆15 年的研發領先優勢直接建立在這項研究之上。

大疆還利用這些技術開發了：

• 用于精確定位的RTK 模塊 （實時動態定位模塊，Real-Time Kinematic Module ）

• 先進的測繪和測量能力

• （以最少計算資源實現的）高效數據處理

大疆利用了中國在塑料、小型電動機和大規模電子產品生產中的領先地位，結合其先進的技術優勢，持續占據市場主導地位。

無人機何時從專業的軍事工具轉變為日常消費設備？答案是：當不再需要專業知識時。而汪滔的研究正標志著這一轉折點，他在論文中就體現出把這一技術推向消費者的意圖。就像圖形界面將計算從程序員手中解放出來，普及到日常用戶之中一樣，當下的城市空中交通和飛行出租車項目直接建立在這些控制原則上。它們已經在軟硬件各方面實現進化，以支持人類的各種運輸所需。

今天的航空創新也建立在類似的研究基礎之上，在中國，無人機的迅猛發展，也在催生著eVLOT 和城市的低空經濟。

最成功的技術往往會成為我們視為理所當然的“隱形”基礎設施。 這就是大疆成功的原因——讓復雜的技術隱入背景。 汪滔最初關于直升機穩定性的研究項目，創造了一個全新的、人人都能使用的飛行設備。

作者 Ashish Kapoor 是 Scaled Foundations 聯合創始人和 CEO 、 MIT 博士

汪滔論文地址下載：

https://lbezone.hkust.edu.hk/pdfviewer/web/viewer.php?file=aHR0cHM6Ly9sYmV6b25lLmhrdXN0LmVkdS5oay9vYmovMS9vL2IxMTU1Njc3L2IxMTU1Njc3LnBkZg%3D%3D#page=1