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北理工學生研發新型無人機國際大賽奪冠!

“飛鷹”在天空盤旋, “眼球”360度掃描每一寸大地, 突然它發現了地面上的“獵物”正以每小時15公里的速度活動。 刹那間, “飛鷹”迅速調整身姿,

高速俯衝直撲目標……這不是動物世界的驚險畫面, 而是不久前在阿聯酋首都阿布達比舉行的國際機器人挑戰賽上的場景。 這只“飛鷹”是一架四旋翼無人機, 主人是北京理工大學的學生團隊。 在這項總獎金高達500萬美元的賽事中, 北理工的“飛鷹”一舉拿下了無人機項目的冠軍。

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, 完全自主控制搜索、飛行的它只用了66秒鐘就完成了任務。 載譽歸來, 北理工的學生們已經投入了新一輪的研究。 他們說, 參賽只是一種經歷, 更重要的是要讓這種無人機自主搜索、捕獲、起降技術投入實用, 它無論是在影視劇航拍, 還是在反恐偵查、環境監察執法等各領域都將大有可為。

總獎金高達500萬美元

研發這只“飛鷹”的學生來自北理工宇航學院無人機自主控制技術實驗室。 這個實驗室成立於2014年, 雖然年輕, 但圍繞著解決無人飛行平臺自主控制技術已經取得了一系列研究成果, 服務我國軍民各領域。

在高技術、前沿、熱門的無人機領域耳濡目染, 每一位學生都渴望證明自己。 在阿布達比舉行的穆罕默德·本·紮耶德國際機器人挑戰賽, 向他們提供了一個足夠寬廣的平臺。 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, 參賽學校就有美國麻省理工學院、維吉尼亞理工學院, 英國帝國理工學院等世界名校。

比賽技術委員會的專家也都是全球機器人技術領域的權威專家,

如有“智慧無人機之父”的美國工程院院士韋傑庫瑪。 “比賽牽著技術走, 可以看到未來全球包括無人機在內的機器人發展方向。 這樣的平臺, 北理工不能缺席。 ”團隊技術負責人宋韜介紹, 共有45個國家的431支大學生隊伍報名參加了今年的賽事。 之後賽事組委會對各隊無人機自主控制技術水準、科研實力等進行了綜合考量, 經過三輪篩選, 共有26支隊伍入圍決賽, 中國共有兩支隊伍入圍, 北京理工大學就是其中之一。

作為中東土豪, 來自阿布達比的賽事主辦方為大賽提供了豐厚的獎金, 無人機、地面車輛等三個分專案的總獎金額高達500萬美元, 其中單個項目的冠軍獎金就高達35萬美元。

京外試飛遭遇“空難”

根據大賽的規則, 參賽隊伍要開發出能夠在複雜的動態環境下自主執行任務的飛行器與地面車輛。 至於比賽當天會具體執行什麼任務, 賽前則一直保密。 宋韜介紹, 組委會賽前發過來一段虛擬場景的動畫片, 裡面一輛小車繞著一個“8”字在不斷行駛, 車的上方, 一架無人機在不斷盤旋飛行……“能閱讀出什麼比賽規則, 就看我們自己的了。 ”宋韜說, “這像是一個追捕遊戲, 無人機在搜索、確認這輛車, 然後發起行動, 降落在車上, 展開行動……”聽起來像是驚心動魄的警匪片, 最終告知的比賽規則大部分印證了學生們的預判。

為了備戰, 他們購置了一架無人機, 第一件事就是拆掉了飛機自帶的控制模組, “那是供飛行愛好者用的,

我們得重新開發, 確保飛機可以自主飛行, 各元件高傳感、高精度。 ”隊員葉建川、江濤告訴記者。

如何“捕獲”動畫片裡的那輛車成了最大難題。 因為需要通過高速運算精確掌握行駛車輛的運動軌跡, 並預判它所在的位置, “我們反復研究, 開發出了具有發現、識別、判斷功能的視覺模組。 ”宋韜說, 後來到賽場上他們發現, 國外隊伍都直接使用了GPS定位技術, “我們考慮的困難更多, 萬一沒有定位信號, 我們也得發現、捕獲目標。 ”

為了驗證無人機的識別、捕捉目標能力, 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, 後來嫌“跑車”速度不夠, 他們決定去野外實際放飛。 在遠離北京城上百公里的一個廠房, 無人機騰空而起,然而飛行中突發故障,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,隨著他們一次次攻關,無人機的飛行技術愈發成熟。

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,前不久飛赴阿布達比參加了今年的比賽,“那半架主要是零部件。”宋韜說,經費有限,他們買不起更多的無人機。反觀對手,帶5架飛機來都不算多,有的隊伍甚至一個月前就已經抵達比賽地“踩點”。

比賽在阿布達比一個海島的體育場裡舉行。動畫片裡那個神奇的“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降落平臺。無人機起飛前,車就在運動,開到哪兒適合飛機降落,誰也說不好。正午的陽光非常刺眼,北理工的“飛鷹”是依靠視覺發現目標,會不會有影響?江濤、葉建川等隊員信心十足,“我們研發時就考慮過各種不利天氣條件,颳風、強光甚至黃昏時的微光,飛機都可以發現目標,實現降落。”

第一個比賽日,“飛鷹”團隊早早就來到了比賽場。操控“飛鷹”的只有一台場地外的電腦。隊員摁下回車鍵,後面一切都得靠“飛鷹”自己。那天風很大,“飛鷹”起飛後,在場地上空15米高處晃了晃,迅速穩住了姿態,開始對地面搜索。突然它發現了目標,直接撲了過去,穩穩停在了車頂。“66秒!”這個成績,隊員們還不夠滿意,因為風大。第二個比賽日,場地的無線網路信號傳輸出現了問題,耗費了不少起飛時間,但“飛鷹”依然用66秒完成了任務。

比賽中,只有5支參賽隊伍的無人機自主降落到車上,完成了比賽任務,並且第二名的成績是105秒。北理工“飛鷹”以絕對優勢奪冠。

阿聯酋王子現場觀摩

以優異的成績奪得冠軍,北理工“飛鷹”讓賽事評委專家還有各參賽隊刮目相看。之後的表演賽,阿聯酋王子特意過來觀看“飛鷹”的飛行表演,中國駐阿聯酋大使也到現場分享中國大學生奪冠的喜悅。

沒有過多的停留,隊員們很快回到了國內。他們已經有了新的任務——備戰今年下半年在法國圖盧茲舉行的另一場國際頂級機器人大賽,“忘掉冠軍,從零開始。”宋韜對記者表示。

不過,在隊員們看來,“飛鷹”絕不僅僅是體育場上的比賽工具,它的實際應用價值非常之大。現在的普通無人機都需要人工遙控操作,飛行距離、滯空時間都比較短,加上很多飛機設置了原路返回程式,大大限定了功能的發揮。而類似“飛鷹”這樣的無人機,完全可以實現自主照料,在若干設定的“中轉站”自主完成燃料電池補給,同時通過程式自主發現目標,傳輸資料,“一輛車帶上幾架或者十幾架‘飛鷹’,就是一個超級工作站,在環境監察執法取證或者反恐偵查領域,都有用武之地。”宋韜介紹,這些技術如今已經在申請專利。

無人機騰空而起,然而飛行中突發故障,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,隨著他們一次次攻關,無人機的飛行技術愈發成熟。

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,前不久飛赴阿布達比參加了今年的比賽,“那半架主要是零部件。”宋韜說,經費有限,他們買不起更多的無人機。反觀對手,帶5架飛機來都不算多,有的隊伍甚至一個月前就已經抵達比賽地“踩點”。

比賽在阿布達比一個海島的體育場裡舉行。動畫片裡那個神奇的“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降落平臺。無人機起飛前,車就在運動,開到哪兒適合飛機降落,誰也說不好。正午的陽光非常刺眼,北理工的“飛鷹”是依靠視覺發現目標,會不會有影響?江濤、葉建川等隊員信心十足,“我們研發時就考慮過各種不利天氣條件,颳風、強光甚至黃昏時的微光,飛機都可以發現目標,實現降落。”

第一個比賽日,“飛鷹”團隊早早就來到了比賽場。操控“飛鷹”的只有一台場地外的電腦。隊員摁下回車鍵,後面一切都得靠“飛鷹”自己。那天風很大,“飛鷹”起飛後,在場地上空15米高處晃了晃,迅速穩住了姿態,開始對地面搜索。突然它發現了目標,直接撲了過去,穩穩停在了車頂。“66秒!”這個成績,隊員們還不夠滿意,因為風大。第二個比賽日,場地的無線網路信號傳輸出現了問題,耗費了不少起飛時間,但“飛鷹”依然用66秒完成了任務。

比賽中,只有5支參賽隊伍的無人機自主降落到車上,完成了比賽任務,並且第二名的成績是105秒。北理工“飛鷹”以絕對優勢奪冠。

阿聯酋王子現場觀摩

以優異的成績奪得冠軍,北理工“飛鷹”讓賽事評委專家還有各參賽隊刮目相看。之後的表演賽,阿聯酋王子特意過來觀看“飛鷹”的飛行表演,中國駐阿聯酋大使也到現場分享中國大學生奪冠的喜悅。

沒有過多的停留,隊員們很快回到了國內。他們已經有了新的任務——備戰今年下半年在法國圖盧茲舉行的另一場國際頂級機器人大賽,“忘掉冠軍,從零開始。”宋韜對記者表示。

不過,在隊員們看來,“飛鷹”絕不僅僅是體育場上的比賽工具,它的實際應用價值非常之大。現在的普通無人機都需要人工遙控操作,飛行距離、滯空時間都比較短,加上很多飛機設置了原路返回程式,大大限定了功能的發揮。而類似“飛鷹”這樣的無人機,完全可以實現自主照料,在若干設定的“中轉站”自主完成燃料電池補給,同時通過程式自主發現目標,傳輸資料,“一輛車帶上幾架或者十幾架‘飛鷹’,就是一個超級工作站,在環境監察執法取證或者反恐偵查領域,都有用武之地。”宋韜介紹,這些技術如今已經在申請專利。

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