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設備與工具弗吉尼亞理工大學(Virginia Tech)的新研究表明，無人機對地上的人造成的的風險有很大的變化。這些無人機涉及到很多有前途的應用，包括包裹遞送、公共安全、交通管理等，都需要飛越人群，雖然可能性不大但說起來也是提高了飛機與人類之間的碰撞機率。
因此在許多急于使用無人機的行業(yè)有效利用它們之前，決策者需要了解這些飛機可能造成的傷害，以及設計特點、操作上的限制，甚至是法規(guī)用以防止傷害發(fā)生。沒有可靠的實驗數(shù)據(jù)，聯(lián)邦航空管理局(FAA)目前禁止無人機在人群上空飛行。運營商可以申請豁免，但聯(lián)邦航空局只批準了 3 項，在范圍上都非常有限。
Virginia Tech 著名的損傷生物力學組和 FAA 批準的無人機測試站點聯(lián)手填補了這一空白，并發(fā)布了首個同行評審的學術(shù)研究，以提供潛在的無人機與人群碰撞相關(guān)的損傷風險的定量數(shù)據(jù)。
這項研究發(fā)表在《生物醫(yī)學工程年鑒》(Annals of Biomedical Engineering)上，評估了三架小型消費級無人機在各種撞擊場景下的頭部和頸部受傷風險。它代表著發(fā)展無人機安全標準的關(guān)鍵步驟，可以將操作人員的災難性或致命傷害降到最低。
損傷生物力學團隊由 Steven Rowson 領導，他是工程學院生物醫(yī)學工程和力學的助理教授，以及關(guān)鍵技術(shù)與應用科學研究所(Institute for Critical Technology and Applied Science)的臨時主任 Stefan Duma。該組織在評估傷害風險方面的經(jīng)驗包括在汽車和體育產(chǎn)業(yè)領域，在這兩個領域，以證據(jù)為基礎的安全標準在減少災難性和致命傷害方面向來成效顯著。
Virginia Tech 的中大西洋航空伙伴關(guān)系(The Virginia Tech mid-atlantic Aviation Partnership)負責管理無人機測試網(wǎng)站，幫助設計并進行實驗。
研究小組使用了三架消費級無人機，重量從 1.2 公斤到 11 公斤不等。實驗是飛機撞擊一個用來測試的人體模型，在它的頭部和頸部裝了傳感器，用來測量加速度和力。在不同的測試中，飛機以全速飛向假人，或者被直接扔到假人頭部的不同方向上。這些影響產(chǎn)生的力量是相對于標準基準來評估的，可能會造成潛在的嚴重或危及生命的傷害，例如顱骨骨折。一般來說，飛機越大，造成傷害風險會增加。在最小的無人機的下降試驗中，嚴重頸部受傷的風險不到 10%，而最大的飛機試驗時，風險的中位數(shù)上升到了 70%。
結(jié)果表明，小型無人機組可能已經(jīng)安全了。然而其他的飛機還是有重大的傷害風險，即使是在 FAA 的 Part 107《小型無人機商業(yè)行動指南》中概述的質(zhì)量和速度限制。
數(shù)據(jù)還顯示，盡管在實時飛行測試中有更大的影響速度，但促進了飛機重心與假人頭部之間更直接的接觸的下降測試，往往會導致更嚴重的撞擊。這顯示了一個線索：撞擊的本質(zhì)對造成的傷害概率有顯著影響。Rowson 說，造成風險的范圍很廣，可以從中吸取教訓，通過產(chǎn)品設計，謹慎地減少傷害風險。
在飛機偏離車身的撞擊過程中，例如通過突出的轉(zhuǎn)子臂，減小了力和造成的受傷風險。飛機特性特別設計用于在撞擊的情況下將其質(zhì)心重新定向，從而更不可能造成嚴重傷害。數(shù)據(jù)顯示，當飛機在撞擊或破碎的時候變形時，損傷風險也降低了。這些變形和裂縫吸收了撞擊的部分力，并提供了另一個降低風險的途徑。紐約?？怂咕S爾的博士生，也是論文的第一作者 Eamon Campolettano 說，如果減少了可以轉(zhuǎn)移到頭部的能量，就減少了受傷的風險。制造商的首要目標應該是限制這個能量或者說轉(zhuǎn)移力度。
這項研究中的一些試驗產(chǎn)生了超過 50% 的風險值，這個事實突出了無人機對人類造成嚴重傷害的潛在影響。數(shù)據(jù)的顯著變化表明需要進行全面的測試，特別是考慮到消費級無人機市場的形狀、大小和材料的范圍。Campolettano 說，我們提出的與這項研究有關(guān)的是探索一些不同的無人機和人們可以互相交流的方式，然后利用這個基線為未來的研究選擇不同的撞擊方向。
該團隊正在使用這些初步結(jié)果來指導在實驗室環(huán)境中進行一組更廣泛的受控實驗的發(fā)展，這將對未來關(guān)于無人機操作的法規(guī)提供必要的基礎。
Virginia Tech 中大西洋航空伙伴關(guān)系司司長 Mark Blanks 說，對這一領域的更多研究有著巨大的需求，第一步是確定如何進行這些測試的基準?，F(xiàn)在我們與各個公司進行了大量的工作，查看特定的機架和潛在的緩解措施，「現(xiàn)在的大問題是，什么是可以接受的安全水平？FAA 到底需要多少證據(jù)才能說 『好，不錯，這個可以』？一旦達到他們的標準，就能看到行業(yè)的巨大擴張」。
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