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沒有“飛手”操控， 無人機能飛出什么新花樣？
科技日報
2016/10/28 09:55
參賽選手在調(diào)試無人機。
無人機在搖擺平臺上準備起飛。
參賽選手在調(diào)試無人機
工作人員試戴與無人機上的攝像頭無線連接的VR眼鏡。

北京理工大學林德福、郭強供圖
工作人員試戴與無人機上的攝像頭無線連接的VR眼鏡。

北京理工大學林德福、郭強供圖
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。”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?？上?，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。”林德福表示。
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。