【科技日?qǐng)?bào)】北理工無(wú)人機(jī)飛出新花樣
發(fā)布日期：2016-10-28 供稿：科技日?qǐng)?bào) 編輯：趙琳 審核：包麗穎 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：沒(méi)有“飛手”操控， 無(wú)人機(jī)能飛出什么新花樣？
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手機(jī)自拍早已不是新鮮事，用微小無(wú)人機(jī)從空中給自己來(lái)個(gè)自拍，肯定會(huì)讓你的自拍境界上升到新高度。
對(duì)微小型無(wú)人機(jī)發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，玩自拍、錄視頻或許還不夠酷炫。除了這些，微小型無(wú)人機(jī)還能干點(diǎn)啥？
10月17日到21日，在北京理工大學(xué)舉辦的2016年國(guó)際微小型無(wú)人飛行器賽會(huì)（IMAV）上，給出了令人耳目一新的答案。在沒(méi)有飛手操控的情況下，無(wú)人機(jī)憑借人工智能等技術(shù)飛出了新花樣。
提桶打水扔救生圈
無(wú)人機(jī)也能“水上漂”
一架輕盈的微小型無(wú)人機(jī)在湖面上盤(pán)旋，緩緩地下降。機(jī)身上垂著一條細(xì)線(xiàn)，細(xì)線(xiàn)的末端拴著一個(gè)羽毛球狀的容器。當(dāng)容器沉入水面，完成取水后，無(wú)人機(jī)快速爬升將水運(yùn)送到目的地。這是2016年國(guó)際微小型無(wú)人飛行器賽會(huì)室外賽上的一幕。
“不同于飛手遙控操作無(wú)人機(jī)，比賽中要求無(wú)人機(jī)在無(wú)人干預(yù)條件下自主完成任務(wù)。” 北京理工大學(xué)無(wú)人飛行器自主控制技術(shù)研究所宋韜介紹道。室外賽需要參賽無(wú)人機(jī)從移動(dòng)搖擺平臺(tái)起飛，完成現(xiàn)場(chǎng)地圖繪制、評(píng)估事故態(tài)勢(shì)、對(duì)模擬落水人員進(jìn)行目標(biāo)定位，并投放救生圈，采集鉆油平臺(tái)周?chē)畼?，投放至指定容器，最終降落到移動(dòng)搖擺平臺(tái)上。
“在室外取水環(huán)節(jié)，我們沒(méi)有限定具體的取水方式，參賽隊(duì)伍充分發(fā)揮想象力，取水方式五花八門(mén)，有拎桶的、用吸管的，甚至還有趴在水面上取水的?！北敬钨悤?huì)總主席、北京理工大學(xué)副校長(zhǎng)陳杰說(shuō)道。
無(wú)人機(jī)在完成取水的過(guò)程里要靠近水面，面臨著落水的危險(xiǎn)。一旦落水，可就萬(wàn)劫不復(fù)了。其中一只參賽隊(duì)伍想了個(gè)奇招，用黃色海綿膠條包住了無(wú)人機(jī)的底座，相當(dāng)于給無(wú)人機(jī)做了個(gè)貼身救生圈，讓無(wú)人機(jī)“趴”在水面上，玩了一把“水上漂”。
在投放救生圈環(huán)節(jié)，無(wú)人機(jī)將攜帶的“迷你”版救生圈投向地面的中心點(diǎn)。中心點(diǎn)周?chē)泻芏喾礁瘢ㄟ^(guò)計(jì)算救生圈落下的方格與中心點(diǎn)的距離給出得分。
入門(mén)翻窗走煙囪
移動(dòng)平臺(tái)降落難
室內(nèi)比賽地點(diǎn)為北京理工大學(xué)中關(guān)村校區(qū)體育館，同樣要求無(wú)人機(jī)從移動(dòng)搖擺平臺(tái)起飛，面對(duì)模擬鉆井平臺(tái)的“黑箱”建筑，自主選擇通過(guò)門(mén)、窗或煙囪進(jìn)入，在線(xiàn)完成房間內(nèi)三維地圖的構(gòu)建，拾取指定房間中的物體，并將其投放至指定位置，之后安全撤離建筑物，降落在移動(dòng)平臺(tái)上。
“不同進(jìn)入方式，得分是不一樣的，從煙囪進(jìn)入分最高，窗戶(hù)次之，門(mén)最低，煙囪的尺寸最小，識(shí)別起來(lái)也最困難?！北荣惉F(xiàn)場(chǎng)工作人員、北京理工大學(xué)宇航學(xué)院博士生裴培告訴科技日?qǐng)?bào)記者。受身型限制，只有一架最苗條的參賽無(wú)人機(jī)選擇從煙囪入室，拿到這一環(huán)節(jié)的最高分。
撤離建筑物后，最后一個(gè)任務(wù)是精準(zhǔn)降落在移動(dòng)平臺(tái)上。起飛相對(duì)容易，降落可是個(gè)前途未卜的事。稍有不慎，就會(huì)“嘭”地一聲砸在地板上，傷筋動(dòng)骨。裴培告訴科技日?qǐng)?bào)記者，無(wú)人機(jī)本身還不算貴，大概數(shù)千元，但裝在機(jī)身上的傳感器就價(jià)值不菲了，動(dòng)則上萬(wàn)。
你也許會(huì)說(shuō)，平臺(tái)會(huì)移動(dòng)，那無(wú)人機(jī)可以跟著追，有啥難的？難就難在，無(wú)人機(jī)需要識(shí)別降落點(diǎn)標(biāo)識(shí)。同時(shí)，平臺(tái)并不是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，在環(huán)形軌道上，時(shí)不時(shí)還要轉(zhuǎn)個(gè)彎。比賽中，一架無(wú)人機(jī)已經(jīng)精準(zhǔn)地測(cè)算到平臺(tái)的位置和移動(dòng)速度，隨之調(diào)整了自身的速度、高度、姿態(tài)，眼見(jiàn)就要追上平臺(tái)，平穩(wěn)降落了?？上Вf(shuō)時(shí)遲那時(shí)快，平臺(tái)轉(zhuǎn)彎了，無(wú)人機(jī)來(lái)不及調(diào)整，就落在地上了。
“在室外賽中，我們還模擬海上場(chǎng)景，讓無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)在晃動(dòng)平臺(tái)上的降落?！?北京理工大學(xué)無(wú)人飛行器自主控制技術(shù)研究所常務(wù)副所長(zhǎng)林德福說(shuō)道。
自主控制技術(shù)走多遠(yuǎn)
決定無(wú)人機(jī)能走多遠(yuǎn)
IMAV是世界頂級(jí)微小型無(wú)人飛行器賽會(huì)，今年是IMAV首次登陸亞洲大陸。根據(jù)IMAV的規(guī)則，大會(huì)的承辦方不能參加比賽。陳杰介紹，承辦方北京理工大學(xué)和新加坡國(guó)立大學(xué)憑借在無(wú)人飛行器領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在場(chǎng)地搭建、道具制作、賽事規(guī)劃等方面為本次競(jìng)賽提供了學(xué)術(shù)支持與技術(shù)保障。
“室內(nèi)、室外比賽的各個(gè)環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了無(wú)人機(jī)環(huán)境感知、自主決策、智能控制、實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃等自主控制核心技術(shù)。目前，無(wú)人機(jī)已經(jīng)與人工智能深度融合，自主控制技術(shù)走多遠(yuǎn)決定了無(wú)人機(jī)能走多遠(yuǎn)，自主控制是無(wú)人機(jī)的技術(shù)發(fā)展的必然方向。”林德福表示。
室內(nèi)賽上半場(chǎng)階段，多只參賽隊(duì)伍紛紛折戟在拾取物體環(huán)節(jié)上。林德福分析道，無(wú)人機(jī)上負(fù)責(zé)抓取的“小爪”是額外附加上的，加入這一載荷后，對(duì)飛控系統(tǒng)的建模和計(jì)算提出了更高要求。此外，室內(nèi)沒(méi)有GPS信號(hào)，無(wú)人機(jī)靠自身傳感器采集到數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定位，紙筒的把手很細(xì)，不超過(guò)1厘米，這要求它的定位精度綜合要達(dá)到厘米級(jí)，難度很大。
一位不愿意透露姓名的來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)的比賽裁判則表示，比賽中出現(xiàn)的失誤表明，參賽無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的自主導(dǎo)航和在線(xiàn)路徑規(guī)劃功能還有待提升。
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