【科技日報】北理工無人機飛出新花樣
發(fā)布日期：2016-10-28 供稿：科技日報 編輯：趙琳 審核：包麗穎 閱讀次數(shù)：
原文標題：沒有“飛手”操控， 無人機能飛出什么新花樣？
原文鏈接：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2016-10/28/content_352721.htm
手機自拍早已不是新鮮事，用微小無人機從空中給自己來個自拍，肯定會讓你的自拍境界上升到新高度。
對微小型無人機發(fā)燒友來說，玩自拍、錄視頻或許還不夠酷炫。除了這些，微小型無人機還能干點啥？
10月17日到21日，在北京理工大學舉辦的2016年國際微小型無人飛行器賽會（IMAV）上，給出了令人耳目一新的答案。在沒有飛手操控的情況下，無人機憑借人工智能等技術(shù)飛出了新花樣。
提桶打水扔救生圈
無人機也能“水上漂”
一架輕盈的微小型無人機在湖面上盤旋，緩緩地下降。機身上垂著一條細線，細線的末端拴著一個羽毛球狀的容器。當容器沉入水面，完成取水后，無人機快速爬升將水運送到目的地。這是2016年國際微小型無人飛行器賽會室外賽上的一幕。
“不同于飛手遙控操作無人機，比賽中要求無人機在無人干預條件下自主完成任務?！?北京理工大學無人飛行器自主控制技術(shù)研究所宋韜介紹道。室外賽需要參賽無人機從移動搖擺平臺起飛，完成現(xiàn)場地圖繪制、評估事故態(tài)勢、對模擬落水人員進行目標定位，并投放救生圈，采集鉆油平臺周圍水樣，投放至指定容器，最終降落到移動搖擺平臺上。
“在室外取水環(huán)節(jié)，我們沒有限定具體的取水方式，參賽隊伍充分發(fā)揮想象力，取水方式五花八門，有拎桶的、用吸管的，甚至還有趴在水面上取水的。”本次賽會總主席、北京理工大學副校長陳杰說道。
無人機在完成取水的過程里要靠近水面，面臨著落水的危險。一旦落水，可就萬劫不復了。其中一只參賽隊伍想了個奇招，用黃色海綿膠條包住了無人機的底座，相當于給無人機做了個貼身救生圈，讓無人機“趴”在水面上，玩了一把“水上漂”。
在投放救生圈環(huán)節(jié)，無人機將攜帶的“迷你”版救生圈投向地面的中心點。中心點周圍有很多方格，通過計算救生圈落下的方格與中心點的距離給出得分。
入門翻窗走煙囪
移動平臺降落難
室內(nèi)比賽地點為北京理工大學中關(guān)村校區(qū)體育館，同樣要求無人機從移動搖擺平臺起飛，面對模擬鉆井平臺的“黑箱”建筑，自主選擇通過門、窗或煙囪進入，在線完成房間內(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，降落在移動平臺上。
“不同進入方式，得分是不一樣的，從煙囪進入分最高，窗戶次之，門最低，煙囪的尺寸最小，識別起來也最困難。”比賽現(xiàn)場工作人員、北京理工大學宇航學院博士生裴培告訴科技日報記者。受身型限制，只有一架最苗條的參賽無人機選擇從煙囪入室，拿到這一環(huán)節(jié)的最高分。
撤離建筑物后，最后一個任務是精準降落在移動平臺上。起飛相對容易，降落可是個前途未卜的事。稍有不慎，就會“嘭”地一聲砸在地板上，傷筋動骨。裴培告訴科技日報記者，無人機本身還不算貴，大概數(shù)千元，但裝在機身上的傳感器就價值不菲了，動則上萬。
你也許會說，平臺會移動，那無人機可以跟著追，有啥難的？難就難在，無人機需要識別降落點標識。同時，平臺并不是直線運動的，在環(huán)形軌道上，時不時還要轉(zhuǎn)個彎。比賽中，一架無人機已經(jīng)精準地測算到平臺的位置和移動速度，隨之調(diào)整了自身的速度、高度、姿態(tài)，眼見就要追上平臺，平穩(wěn)降落了。可惜，說時遲那時快，平臺轉(zhuǎn)彎了，無人機來不及調(diào)整，就落在地上了。
“在室外賽中，我們還模擬海上場景，讓無人機實現(xiàn)在晃動平臺上的降落?！?北京理工大學無人飛行器自主控制技術(shù)研究所常務副所長林德福說道。
自主控制技術(shù)走多遠
決定無人機能走多遠
IMAV是世界頂級微小型無人飛行器賽會，今年是IMAV首次登陸亞洲大陸。根據(jù)IMAV的規(guī)則，大會的承辦方不能參加比賽。陳杰介紹，承辦方北京理工大學和新加坡國立大學憑借在無人飛行器領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，在場地搭建、道具制作、賽事規(guī)劃等方面為本次競賽提供了學術(shù)支持與技術(shù)保障。
“室內(nèi)、室外比賽的各個環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了無人機環(huán)境感知、自主決策、智能控制、實時任務規(guī)劃等自主控制核心技術(shù)。目前，無人機已經(jīng)與人工智能深度融合，自主控制技術(shù)走多遠決定了無人機能走多遠，自主控制是無人機的技術(shù)發(fā)展的必然方向?！绷值赂１硎?。
室內(nèi)賽上半場階段，多只參賽隊伍紛紛折戟在拾取物體環(huán)節(jié)上。林德福分析道，無人機上負責抓取的“小爪”是額外附加上的，加入這一載荷后，對飛控系統(tǒng)的建模和計算提出了更高要求。此外，室內(nèi)沒有GPS信號，無人機靠自身傳感器采集到數(shù)據(jù)來進行定位，紙筒的把手很細，不超過1厘米，這要求它的定位精度綜合要達到厘米級，難度很大。
一位不愿意透露姓名的來自新加坡國立大學的比賽裁判則表示，比賽中出現(xiàn)的失誤表明，參賽無人機飛控系統(tǒng)的自主導航和在線路徑規(guī)劃功能還有待提升。
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