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北理工学生研发新型无人机国际大赛夺冠
2017-07-04 15:24:50   来源:北晚新视觉   我要评论 0
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核心提示:“飞鹰”在天空盘旋,“眼球”360度扫描每一寸大地,突然它发现了地面上的“猎物”正以每小时15公里的速度活动。刹那间,“飞鹰”迅速调整身姿,高速俯冲直扑目标……这不是动物世界的惊险画面,而是不久前在阿联酋首都阿布扎比举行的国际机器人挑战赛上的场景。这只“飞鹰”是一架四旋翼无人机,主人是北京理工大学的学生团队。在这项总奖金高达500万美元的赛事中,北理工的“飞鹰”一举拿下了无人机项目的冠军。记者最近 ...
北理工学生研发新型无人机国际大赛夺冠

“飞鹰”在天空盘旋,“眼球”360度扫描每一寸大地,突然它发现了地面上的“猎物”正以每小时15公里的速度活动。刹那间,“飞鹰”迅速调整身姿,高速俯冲直扑目标……这不是动物世界的惊险画面,而是不久前在阿联酋首都阿布扎比举行的国际机器人挑战赛上的场景。这只“飞鹰”是一架四旋翼无人机,主人是北京理工大学的学生团队。在这项总奖金高达500万美元的赛事中,北理工的“飞鹰”一举拿下了无人机项目的冠军。

记者最近拜访了这只在中东沙漠成功“捕猎”的“飞鹰”。面对来自欧美顶尖高校的无人机,完全自主控制搜索、飞行的它只用了66秒钟就完成了任务。载誉归来,北理工的学生们已经投入了新一轮的研究。他们说,参赛只是一种经历,更重要的是要让这种无人机自主搜索、捕获、起降技术投入实用,它无论是在影视剧航拍,还是在反恐侦查、环境监察执法等各领域都将大有可为。

总奖金高达500万美元

研发这只“飞鹰”的学生来自北理工宇航学院无人机自主控制技术实验室。这个实验室成立于2014年,虽然年轻,但围绕着解决无人飞行平台自主控制技术已经取得了一系列研究成果,服务我国军民各领域。

在高技术、前沿、热门的无人机领域耳濡目染,每一位学生都渴望证明自己。在阿布扎比举行的穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战赛,向他们提供了一个足够宽广的平台。比赛两年一届,吸引欧美、日本的大批顶级高校参加,以今年的比赛为例,参赛学校就有美国麻省理工学院、弗吉尼亚理工学院,英国帝国理工学院等世界名校。

比赛技术委员会的专家也都是全球机器人技术领域的权威专家,如有“智能无人机之父”的美国工程院院士韦杰库玛。“比赛牵着技术走,可以看到未来全球包括无人机在内的机器人发展方向。这样的平台,北理工不能缺席。”团队技术负责人宋韬介绍,共有45个国家的431支大学生队伍报名参加了今年的赛事。之后赛事组委会对各队无人机自主控制技术水平、科研实力等进行了综合考量,经过三轮筛选,共有26支队伍入围决赛,中国共有两支队伍入围,北京理工大学就是其中之一。

作为中东土豪,来自阿布扎比的赛事主办方为大赛提供了丰厚的奖金,无人机、地面车辆等三个分项目的总奖金额高达500万美元,其中单个项目的冠军奖金就高达35万美元。

京外试飞遭遇“空难”

根据大赛的规则,参赛队伍要开发出能够在复杂的动态环境下自主执行任务的飞行器与地面车辆。至于比赛当天会具体执行什么任务,赛前则一直保密。宋韬介绍,组委会赛前发过来一段虚拟场景的动画片,里面一辆小车绕着一个“8”字在不断行驶,车的上方,一架无人机在不断盘旋飞行……“能阅读出什么比赛规则,就看我们自己的了。”宋韬说,“这像是一个追捕游戏,无人机在搜索、确认这辆车,然后发起行动,降落在车上,展开行动……”听起来像是惊心动魄的警匪片,最终告知的比赛规则大部分印证了学生们的预判。

为了备战,他们购置了一架无人机,第一件事就是拆掉了飞机自带的控制模块,“那是供飞行爱好者用的,我们得重新开发,确保飞机可以自主飞行,各元件高传感、高精度。”队员叶建川、江涛告诉记者。

如何“捕获”动画片里的那辆车成了最大难题。因为需要通过高速运算精确掌握行驶车辆的运动轨迹,并预判它所在的位置,“我们反复研究,开发出了具有发现、识别、判断功能的视觉模块。”宋韬说,后来到赛场上他们发现,国外队伍都直接使用了GPS定位技术,“我们考虑的困难更多,万一没有定位信号,我们也得发现、捕获目标。”

为了验证无人机的识别、捕捉目标能力,他们从一位老师家中借来了小孩玩的童车。那辆敞篷“跑车”在空地上走了一圈又一圈,后来嫌“跑车”速度不够,他们决定去野外实际放飞。在远离北京城上百公里的一个厂房,无人机腾空而起,然而飞行中突发故障,以每小时近50公里的速度撞在一棵树上,螺旋桨四分五裂……失败、困难没有吓倒队员,随着他们一次次攻关,无人机的飞行技术愈发成熟。

仅用66秒捕获“猎物”

由8名队员组成的北理工“飞鹰队”,带着1.5架无人机,前不久飞赴阿布扎比参加了今年的比赛,“那半架主要是零部件。”宋韬说,经费有限,他们买不起更多的无人机。反观对手,带5架飞机来都不算多,有的队伍甚至一个月前就已经抵达比赛地“踩点”。

比赛在阿布扎比一个海岛的体育场里举行。动画片里那个神奇的“8”字就画在场地上,一辆类似高尔夫球场通行车的电动车在不断行驶,车顶改成了一个无人机降落平台。无人机起飞前,车就在运动,开到哪儿适合飞机降落,谁也说不好。正午的阳光非常刺眼,北理工的“飞鹰”是依靠视觉发现目标,会不会有影响?江涛、叶建川等队员信心十足,“我们研发时就考虑过各种不利天气条件,刮风、强光甚至黄昏时的微光,飞机都可以发现目标,实现降落。”

第一个比赛日,“飞鹰”团队早早就来到了比赛场。操控“飞鹰”的只有一台场地外的计算机。队员摁下回车键,后面一切都得靠“飞鹰”自己。那天风很大,“飞鹰”起飞后,在场地上空15米高处晃了晃,迅速稳住了姿态,开始对地面搜索。突然它发现了目标,直接扑了过去,稳稳停在了车顶。“66秒!”这个成绩,队员们还不够满意,因为风大。第二个比赛日,场地的无线网络信号传输出现了问题,耗费了不少起飞时间,但“飞鹰”依然用66秒完成了任务。

比赛中,只有5支参赛队伍的无人机自主降落到车上,完成了比赛任务,并且第二名的成绩是105秒。北理工“飞鹰”以绝对优势夺冠。

阿联酋王子现场观摩

以优异的成绩夺得冠军,北理工“飞鹰”让赛事评委专家还有各参赛队刮目相看。之后的表演赛,阿联酋王子特意过来观看“飞鹰”的飞行表演,中国驻阿联酋大使也到现场分享中国大学生夺冠的喜悦。

没有过多的停留,队员们很快回到了国内。他们已经有了新的任务——备战今年下半年在法国图卢兹举行的另一场国际顶级机器人大赛,“忘掉冠军,从零开始。”宋韬对记者表示。

不过,在队员们看来,“飞鹰”绝不仅仅是体育场上的比赛工具,它的实际应用价值非常之大。现在的普通无人机都需要人工遥控操作,飞行距离、滞空时间都比较短,加上很多飞机设置了原路返回程序,大大限定了功能的发挥。而类似“飞鹰”这样的无人机,完全可以实现自主照料,在若干设定的“中转站”自主完成燃料电池补给,同时通过程序自主发现目标,传输数据,“一辆车带上几架或者十几架‘飞鹰’,就是一个超级工作站,在环境监察执法取证或者反恐侦查领域,都有用武之地。”宋韬介绍,这些技术如今已经在申请专利。

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