无人机砸人实验：到底什么样的安全水平才是人类可以接受的？

      弗吉尼亚理工大学(Virginia Tech)的新研究表明，无人机对地上的人造成的的风险有很大的变化。这些无人机涉及到很多有前途的应用，包括包裹递送、公共安全、交通管理等，都需要飞越人群，虽然可能性不大但说起来也是提高了飞机与人类之间的碰撞机率。



      因此在许多急于使用无人机的行业有效利用它们之前，决策者需要了解这些飞机可能造成的伤害，以及设计特点、操作上的限制，甚至是法规用以防止伤害发生。没有可靠的实验数据，联邦航空管理局(FAA)目前禁止无人机在人群上空飞行。运营商可以申请豁免，但联邦航空局只批准了 3 项，在范围上都非常有限。

      Virginia Tech 著名的损伤生物力学组和 FAA 批准的无人机测试站点联手填补了这一空白，并发布了首个同行评审的学术研究，以提供潜在的无人机与人群碰撞相关的损伤风险的定量数据。

      这项研究发表在《生物医学工程年鉴》(Annals of Biomedical Engineering)上，评估了三架小型消费级无人机在各种撞击场景下的头部和颈部受伤风险。它代表着发展无人机安全标准的关键步骤，可以将操作人员的灾难性或致命伤害降到最低。

      损伤生物力学团队由 Steven Rowson 领导，他是工程学院生物医学工程和力学的助理教授，以及关键技术与应用科学研究所(Institute for Critical Technology and Applied Science)的临时主任 Stefan Duma。该组织在评估伤害风险方面的经验包括在汽车和体育产业领域，在这两个领域，以证据为基础的安全标准在减少灾难性和致命伤害方面向来成效显著。

      Virginia Tech 的中大西洋航空伙伴关系(The Virginia Tech mid-atlantic Aviation Partnership)负责管理无人机测试网站，帮助设计并进行实验。

     研究小组使用了三架消费级无人机，重量从 1.2 公斤到 11 公斤不等。实验是飞机撞击一个用来测试的人体模型，在它的头部和颈部装了传感器，用来测量加速度和力。在不同的测试中，飞机以全速飞向假人，或者被直接扔到假人头部的不同方向上。这些影响产生的力量是相对于标准基准来评估的，可能会造成潜在的严重或危及生命的伤害，例如颅骨骨折。一般来说，飞机越大，造成伤害风险会增加。在最小的无人机的下降试验中，严重颈部受伤的风险不到 10%，而最大的飞机试验时，风险的中位数上升到了 70%。



      结果表明，小型无人机组可能已经安全了。然而其他的飞机还是有重大的伤害风险，即使是在 FAA 的 Part 107《小型无人机商业行动指南》中概述的质量和速度限制。

      数据还显示，尽管在实时飞行测试中有更大的影响速度，但促进了飞机重心与假人头部之间更直接的接触的下降测试，往往会导致更严重的撞击。这显示了一个线索：撞击的本质对造成的伤害概率有显著影响。Rowson 说，造成风险的范围很广，可以从中吸取教训，通过产品设计，谨慎地减少伤害风险。

      在飞机偏离车身的撞击过程中，例如通过突出的转子臂，减小了力和造成的受伤风险。飞机特性特别设计用于在撞击的情况下将其质心重新定向，从而更不可能造成严重伤害。数据显示，当飞机在撞击或破碎的时候变形时，损伤风险也降低了。这些变形和裂缝吸收了撞击的部分力，并提供了另一个降低风险的途径。纽约希克斯维尔的博士生，也是论文的第一作者 Eamon Campolettano 说，如果减少了可以转移到头部的能量，就减少了受伤的风险。制造商的首要目标应该是限制这个能量或者说转移力度。



      这项研究中的一些试验产生了超过 50% 的风险值，这个事实突出了无人机对人类造成严重伤害的潜在影响。数据的显著变化表明需要进行全面的测试，特别是考虑到消费级无人机市场的形状、大小和材料的范围。Campolettano 说，我们提出的与这项研究有关的是探索一些不同的无人机和人们可以互相交流的方式，然后利用这个基线为未来的研究选择不同的撞击方向。

      该团队正在使用这些初步结果来指导在实验室环境中进行一组更广泛的受控实验的发展，这将对未来关于无人机操作的法规提供必要的基础。



      Virginia Tech 中大西洋航空伙伴关系司司长 Mark Blanks 说，对这一领域的更多研究有着巨大的需求，第一步是确定如何进行这些测试的基准。现在我们与各个公司进行了大量的工作，查看特定的机架和潜在的缓解措施，「现在的大问题是，什么是可以接受的安全水平？FAA 到底需要多少证据才能说 『好，不错，这个可以』？一旦达到他们的标准，就能看到行业的巨大扩张」。