【北京晚報】中國“飛鷹”中東沙漠捕獲獵物——北理工學(xué)生團(tuán)隊研發(fā)無人機(jī)在國際大賽中奪魁
發(fā)布日期：2017-07-05 供稿：北京晚報 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：中國“飛鷹”中東沙漠捕獲獵物——北理工學(xué)生團(tuán)隊研發(fā)的新型無人機(jī)，在國際大賽中一舉奪魁
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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15公里的速度活動。霎時間，“飛鷹”迅速調(diào)整身姿，高速俯沖直撲目標(biāo)……這不是動物世界的驚險畫面，而是不久前在阿聯(lián)酋首都阿布扎比舉行的國際機(jī)器人挑戰(zhàn)賽上的場景。這只“飛鷹”是一架四旋翼無人機(jī)，主人是北京理工大學(xué)的學(xué)生團(tuán)隊。在這項總獎金高達(dá)500萬美元的賽事中，北理工的“飛鷹”一舉拿下了無人機(jī)項目的冠軍。
記者最近拜訪了這只在中東沙漠成功“捕獵”的“飛鷹”。面對來自歐美頂尖高校的無人機(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，北理工的學(xué)生們已經(jīng)投入了新一輪的研究。他們說，參賽只是一種經(jīng)歷，更重要的是要讓這種無人機(jī)自主搜索、捕獲、起降技術(shù)投入使用，它無論是在影視劇航拍，還是在反恐偵查、環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法等各個領(lǐng)域都將大有可為。
總獎金高達(dá)500萬美元
研發(fā)這只“飛鷹”的學(xué)生來自北理工宇航學(xué)院無人機(jī)自主控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。這個實(shí)驗(yàn)室成立于2014年，雖然年輕，但圍繞著解決無人飛行平臺自主控制技術(shù)已經(jīng)取得了一系列研究成果，服務(wù)我國軍民各個領(lǐng)域。
在高技術(shù)、前沿、熱門的無人機(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·扎耶德國際機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，向他們提供了一個足夠?qū)拸V的平臺。比賽兩年一屆，吸引歐美、日本的大批頂級高校參加，以今年的比賽為例，參賽學(xué)校就有美國麻省理工學(xué)院、弗吉尼亞理工學(xué)院，英國帝國理工學(xué)院等世界名校。
比賽技術(shù)委員會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“智能無人機(jī)之父”之稱的美國工程院院士韋杰庫瑪?！氨荣悹恐夹g(shù)走，可以看到未來全球包括無人機(jī)在內(nèi)的機(jī)器人發(fā)展方向。這樣的平臺，北理工不能缺席。”團(tuán)隊技術(shù)負(fù)責(zé)人宋韜介紹，共有45個國家的431支大學(xué)生隊伍報名參加了今年的賽事。之后賽事組委會對各隊無人機(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)過三輪篩選，共有26支隊伍入圍決賽，中國共有兩支隊伍入圍，北京理工大學(xué)就是其中之一。
作為中東土豪，來自阿布扎比的賽事主辦方為大賽提供了豐厚的獎金，無人機(jī)、地面車輛等三個分項目的總獎金額高達(dá)500萬美元，其中單個項目的冠軍獎金就高達(dá)35萬美元。
京外試飛遭遇“空難”
根據(jù)大賽的規(guī)則，參賽隊伍要開發(fā)出能夠在復(fù)雜的動態(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)天會具體執(zhí)行什么任務(wù)，賽前則一直保密。宋韜介紹，組委會賽前發(fā)過來一段虛擬場景的動畫片，里面一輛小車?yán)@著一個“8”字在不斷行駛，車的上方，一架無人機(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?！彼雾w說，“這像是一個追捕游戲，無人機(jī)在搜索、確認(rèn)這輛車，然后發(fā)起行動，降落在車上，展開行動……”聽起來像是驚心動魄的警匪片，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)，他們購置了一架無人機(jī)，第一件事就是拆掉了飛機(jī)自帶的控制模塊，“那是供飛行愛好者用的，我們得重新開發(fā)，確保飛機(jī)可以自主飛行，各元件高傳感、高精度?！标爢T葉建川、江濤告訴記者。
如何“捕獲”動畫片里的那輛車成了最大難題。因?yàn)樾枰ㄟ^高速運(yùn)算精確掌握行駛車輛的運(yùn)動軌跡，并預(yù)判它所在的位置，“我們反復(fù)研究，開發(fā)出了具有發(fā)現(xiàn)、識別、判斷功能的視覺模塊?！彼雾w說，后來到賽場上他們發(fā)現(xiàn)，國外隊伍都直接使用了GPS定位技術(shù)，“我們考慮的困難更多，萬一沒有定位信號，我們也得發(fā)現(xiàn)、捕獲目標(biāo)。”
為了驗(yàn)證無人機(jī)的識別、捕捉目標(biāo)能力，他們從一位老師家中借來了小孩玩的童車。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廠房，無人機(jī)騰空而起，然而飛行中突發(fā)故障，以每小時近50公里的速度撞在一棵樹上，螺旋槳四分五裂……失敗、困難沒有嚇倒隊員們，隨著他們一次次攻關(guān)，無人機(jī)的飛行技術(shù)愈發(fā)成熟。
僅用66秒捕獲“獵物”
由8名隊員組成的北理工“飛鷹隊”，帶著1.5架無人機(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?！彼雾w說，經(jīng)費(fèi)有限，他們買不起更多的無人機(jī)。反觀對手，帶5架飛機(jī)來都不算多，有的隊伍甚至一個月前就已經(jīng)抵達(dá)比賽地“踩點(diǎn)”。
比賽在阿布扎比一個海島的體育場里舉行。動畫片里那個神奇的“8”字就畫在場地上，一輛類似高爾夫球場通行車的電動車在不斷行駛，車頂改成了一個無人機(jī)降落平臺。無人機(jī)起飛前，車就在運(yùn)動，開到哪兒適合飛機(jī)降落，誰也說不好。正午的陽光非常刺眼，北理工的“飛鷹”是依靠視覺發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，會不會有影響？江濤、葉建川等隊員信心十足，“我們研發(fā)時就考慮過各種不利天氣條件，刮風(fēng)、強(qiáng)光，甚至黃昏時的微光，飛機(jī)都可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)降落?！?/p>
第一個比賽日，“飛鷹”團(tuán)隊早早就來到了比賽場。操控“飛鷹”的只有一臺場地外的計算機(jī)。隊員摁下回車鍵，后面一切都得靠“飛鷹”自己。那天風(fēng)很大，“飛鷹”起飛后，在場地上空15米高處晃了晃，迅速穩(wěn)住了姿態(tài)，開始對地面搜索。突然它發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)，直接撲了過去，穩(wěn)穩(wěn)停在了車頂?！?6秒！”這個成績，隊員們還不夠滿意，因?yàn)轱L(fēng)大。第二個比賽日，場地的無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸出現(xiàn)了問題，耗費(fèi)了不少起飛時間，但“飛鷹”依然用66秒完成了任務(wù)。
比賽中，只有5支參賽隊伍的無人機(jī)自主降落到車上，完成了比賽任務(wù)，并且第二名的成績是105秒。北理工“飛鷹”以絕對優(yōu)勢奪冠。
阿聯(lián)酋王子現(xiàn)場觀摩
以優(yōu)異的成績奪得冠軍，北理工“飛鷹”讓賽事評委專家還有各參賽隊刮目相看。之后的表演賽，阿聯(lián)酋王子特意過來觀看“飛鷹”的飛行表演，中國駐阿聯(lián)酋大使也到現(xiàn)場分享中國大學(xué)生奪冠的喜悅。
沒有過多的停留，隊員們很快回到了國內(nèi)。他們已經(jīng)有了新的任務(wù)——備戰(zhàn)今年下半年在法國圖盧茲舉行的另一場國際頂級機(jī)器人大賽，“忘掉冠軍，從零開始?！彼雾w對記者表示。
不過，在隊員們看來，“飛鷹”絕不僅僅是體育場上的比賽工具，它的實(shí)際應(yīng)用價值非常之大。現(xiàn)在的普通無人機(jī)都需要人工遙控操作，飛行距離、滯空時間都比較短，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，同時通過程序自主發(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’，就是一個超級工作站，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?！彼雾w介紹，這些技術(shù)如今已經(jīng)在申請專利。
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