【北京晚報(bào)】中國(guó)“飛鷹”中東沙漠捕獲獵物——北理工學(xué)生團(tuán)隊(duì)研發(fā)無(wú)人機(jī)在國(guó)際大賽中奪魁
發(fā)布日期：2017-07-05 供稿：北京晚報(bào) 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：中國(guó)“飛鷹”中東沙漠捕獲獵物——北理工學(xué)生團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型無(wú)人機(jī)，在國(guó)際大賽中一舉奪魁
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“飛鷹”在天空盤旋，“眼球”360度掃描每一寸大地，突然它發(fā)現(xiàn)了地面上的“獵物”正以每小時(shí)15公里的速度活動(dòng)。霎時(shí)間，“飛鷹”迅速調(diào)整身姿，高速俯沖直撲目標(biāo)……這不是動(dòng)物世界的驚險(xiǎn)畫面，而是不久前在阿聯(lián)酋首都阿布扎比舉行的國(guó)際機(jī)器人挑戰(zhàn)賽上的場(chǎng)景。這只“飛鷹”是一架四旋翼無(wú)人機(jī)，主人是北京理工大學(xué)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)。在這項(xiàng)總獎(jiǎng)金高達(dá)500萬(wàn)美元的賽事中，北理工的“飛鷹”一舉拿下了無(wú)人機(jī)項(xiàng)目的冠軍。
記者最近拜訪了這只在中東沙漠成功“捕獵”的“飛鷹”。面對(duì)來(lái)自歐美頂尖高校的無(wú)人機(jī)，完全自主控制搜索、飛行的它只用了66秒鐘就完成了任務(wù)。載譽(yù)歸來(lái)，北理工的學(xué)生們已經(jīng)投入了新一輪的研究。他們說(shuō)，參賽只是一種經(jīng)歷，更重要的是要讓這種無(wú)人機(jī)自主搜索、捕獲、起降技術(shù)投入使用，它無(wú)論是在影視劇航拍，還是在反恐偵查、環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法等各個(gè)領(lǐng)域都將大有可為。
總獎(jiǎng)金高達(dá)500萬(wàn)美元
研發(fā)這只“飛鷹”的學(xué)生來(lái)自北理工宇航學(xué)院無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室成立于2014年，雖然年輕，但圍繞著解決無(wú)人飛行平臺(tái)自主控制技術(shù)已經(jīng)取得了一系列研究成果，服務(wù)我國(guó)軍民各個(gè)領(lǐng)域。
在高技術(shù)、前沿、熱門的無(wú)人機(jī)領(lǐng)域耳濡目染，每一位學(xué)生都渴望證明自己。在阿布扎比舉行的穆罕默德·本·扎耶德國(guó)際機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，向他們提供了一個(gè)足夠?qū)拸V的平臺(tái)。比賽兩年一屆，吸引歐美、日本的大批頂級(jí)高校參加，以今年的比賽為例，參賽學(xué)校就有美國(guó)麻省理工學(xué)院、弗吉尼亞理工學(xué)院，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院等世界名校。
比賽技術(shù)委員會(huì)的專家也都是全球機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的權(quán)威專家，如有“智能無(wú)人機(jī)之父”之稱的美國(guó)工程院院士韋杰庫(kù)瑪。“比賽牽著技術(shù)走，可以看到未來(lái)全球包括無(wú)人機(jī)在內(nèi)的機(jī)器人發(fā)展方向。這樣的平臺(tái)，北理工不能缺席。”團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人宋韜介紹，共有45個(gè)國(guó)家的431支大學(xué)生隊(duì)伍報(bào)名參加了今年的賽事。之后賽事組委會(huì)對(duì)各隊(duì)無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)水平、科研實(shí)力等進(jìn)行了綜合考量，經(jīng)過(guò)三輪篩選，共有26支隊(duì)伍入圍決賽，中國(guó)共有兩支隊(duì)伍入圍，北京理工大學(xué)就是其中之一。
作為中東土豪，來(lái)自阿布扎比的賽事主辦方為大賽提供了豐厚的獎(jiǎng)金，無(wú)人機(jī)、地面車輛等三個(gè)分項(xiàng)目的總獎(jiǎng)金額高達(dá)500萬(wàn)美元，其中單個(gè)項(xiàng)目的冠軍獎(jiǎng)金就高達(dá)35萬(wàn)美元。
京外試飛遭遇“空難”
根據(jù)大賽的規(guī)則，參賽隊(duì)伍要開(kāi)發(fā)出能夠在復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境下自主執(zhí)行任務(wù)的飛行器與地面車輛。至于比賽當(dāng)天會(huì)具體執(zhí)行什么任務(wù)，賽前則一直保密。宋韜介紹，組委會(huì)賽前發(fā)過(guò)來(lái)一段虛擬場(chǎng)景的動(dòng)畫片，里面一輛小車?yán)@著一個(gè)“8”字在不斷行駛，車的上方，一架無(wú)人機(jī)在不斷盤旋飛行……“能閱讀出什么比賽規(guī)則，就看我們自己的了。”宋韜說(shuō)，“這像是一個(gè)追捕游戲，無(wú)人機(jī)在搜索、確認(rèn)這輛車，然后發(fā)起行動(dòng)，降落在車上，展開(kāi)行動(dòng)……”聽(tīng)起來(lái)像是驚心動(dòng)魄的警匪片，最終告知的比賽規(guī)則大部分印證了學(xué)生們的預(yù)判。
為了備戰(zhàn)，他們購(gòu)置了一架無(wú)人機(jī)，第一件事就是拆掉了飛機(jī)自帶的控制模塊，“那是供飛行愛(ài)好者用的，我們得重新開(kāi)發(fā)，確保飛機(jī)可以自主飛行，各元件高傳感、高精度。”隊(duì)員葉建川、江濤告訴記者。
如何“捕獲”動(dòng)畫片里的那輛車成了最大難題。因?yàn)樾枰ㄟ^(guò)高速運(yùn)算精確掌握行駛車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡，并預(yù)判它所在的位置，“我們反復(fù)研究，開(kāi)發(fā)出了具有發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、判斷功能的視覺(jué)模塊。”宋韜說(shuō)，后來(lái)到賽場(chǎng)上他們發(fā)現(xiàn)，國(guó)外隊(duì)伍都直接使用了GPS定位技術(shù)，“我們考慮的困難更多，萬(wàn)一沒(méi)有定位信號(hào)，我們也得發(fā)現(xiàn)、捕獲目標(biāo)。”
為了驗(yàn)證無(wú)人機(jī)的識(shí)別、捕捉目標(biāo)能力，他們從一位老師家中借來(lái)了小孩玩的童車。那輛敞篷“跑車”在空地上走了一圈又一圈，后來(lái)嫌“跑車”速度不夠快，他們決定去野外實(shí)際放飛。在遠(yuǎn)離北京城上百公里的一個(gè)廠房，無(wú)人機(jī)騰空而起，然而飛行中突發(fā)故障，以每小時(shí)近50公里的速度撞在一棵樹(shù)上，螺旋槳四分五裂……失敗、困難沒(méi)有嚇倒隊(duì)員們，隨著他們一次次攻關(guān)，無(wú)人機(jī)的飛行技術(shù)愈發(fā)成熟。
僅用66秒捕獲“獵物”
由8名隊(duì)員組成的北理工“飛鷹隊(duì)”，帶著1.5架無(wú)人機(jī)，前不久飛赴阿布扎比參加了今年的比賽，“那半架主要是零部件。”宋韜說(shuō)，經(jīng)費(fèi)有限，他們買不起更多的無(wú)人機(jī)。反觀對(duì)手，帶5架飛機(jī)來(lái)都不算多，有的隊(duì)伍甚至一個(gè)月前就已經(jīng)抵達(dá)比賽地“踩點(diǎn)”。
比賽在阿布扎比一個(gè)海島的體育場(chǎng)里舉行。動(dòng)畫片里那個(gè)神奇的“8”字就畫在場(chǎng)地上，一輛類似高爾夫球場(chǎng)通行車的電動(dòng)車在不斷行駛，車頂改成了一個(gè)無(wú)人機(jī)降落平臺(tái)。無(wú)人機(jī)起飛前，車就在運(yùn)動(dòng)，開(kāi)到哪兒適合飛機(jī)降落，誰(shuí)也說(shuō)不好。正午的陽(yáng)光非常刺眼，北理工的“飛鷹”是依靠視覺(jué)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，會(huì)不會(huì)有影響？江濤、葉建川等隊(duì)員信心十足，“我們研發(fā)時(shí)就考慮過(guò)各種不利天氣條件，刮風(fēng)、強(qiáng)光，甚至黃昏時(shí)的微光，飛機(jī)都可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)降落。”
第一個(gè)比賽日，“飛鷹”團(tuán)隊(duì)早早就來(lái)到了比賽場(chǎng)。操控“飛鷹”的只有一臺(tái)場(chǎng)地外的計(jì)算機(jī)。隊(duì)員摁下回車鍵，后面一切都得靠“飛鷹”自己。那天風(fēng)很大，“飛鷹”起飛后，在場(chǎng)地上空15米高處晃了晃，迅速穩(wěn)住了姿態(tài)，開(kāi)始對(duì)地面搜索。突然它發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)，直接撲了過(guò)去，穩(wěn)穩(wěn)停在了車頂。“66秒！”這個(gè)成績(jī)，隊(duì)員們還不夠滿意，因?yàn)轱L(fēng)大。第二個(gè)比賽日，場(chǎng)地的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸出現(xiàn)了問(wèn)題，耗費(fèi)了不少起飛時(shí)間，但“飛鷹”依然用66秒完成了任務(wù)。
比賽中，只有5支參賽隊(duì)伍的無(wú)人機(jī)自主降落到車上，完成了比賽任務(wù)，并且第二名的成績(jī)是105秒。北理工“飛鷹”以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)奪冠。
阿聯(lián)酋王子現(xiàn)場(chǎng)觀摩
以優(yōu)異的成績(jī)奪得冠軍，北理工“飛鷹”讓賽事評(píng)委專家還有各參賽隊(duì)刮目相看。之后的表演賽，阿聯(lián)酋王子特意過(guò)來(lái)觀看“飛鷹”的飛行表演，中國(guó)駐阿聯(lián)酋大使也到現(xiàn)場(chǎng)分享中國(guó)大學(xué)生奪冠的喜悅。
沒(méi)有過(guò)多的停留，隊(duì)員們很快回到了國(guó)內(nèi)。他們已經(jīng)有了新的任務(wù)——備戰(zhàn)今年下半年在法國(guó)圖盧茲舉行的另一場(chǎng)國(guó)際頂級(jí)機(jī)器人大賽，“忘掉冠軍，從零開(kāi)始。”宋韜對(duì)記者表示。
不過(guò)，在隊(duì)員們看來(lái)，“飛鷹”絕不僅僅是體育場(chǎng)上的比賽工具，它的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值非常之大。現(xiàn)在的普通無(wú)人機(jī)都需要人工遙控操作，飛行距離、滯空時(shí)間都比較短，加上很多飛機(jī)設(shè)置了原路返回程序，大大限定了功能的發(fā)揮。而類似“飛鷹”這樣的無(wú)人機(jī)，完全可以實(shí)現(xiàn)自主照料，在若干設(shè)定的“中轉(zhuǎn)站”自主完成燃料電池補(bǔ)給，同時(shí)通過(guò)程序自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，傳輸數(shù)據(jù)，“一輛車帶上幾架或者十幾架‘飛鷹’，就是一個(gè)超級(jí)工作站，在環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法取證或者反恐偵查領(lǐng)域，都有用武之地。”宋韜介紹，這些技術(shù)如今已經(jīng)在申請(qǐng)專利。
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