没有“飞手”操控, 无人机能飞出什么新花样?

2016年10月28日09:07  来源:科技日报
 
原标题:没有“飞手”操控, 无人机能飞出什么新花样?

  参赛选手在调试无人机。

  无人机在摇摆平台上准备起飞。

  参赛选手在调试无人机。

  工作人员试戴与无人机上的摄像头无线连接的VR眼镜。

  北京理工大学林德福、郭强供图

  手机自拍早已不是新鲜事,用微小无人机从空中给自己来个自拍,肯定会让你的自拍境界上升到新高度。

  对微小型无人机发烧友来说,玩自拍、录视频或许还不够酷炫。除了这些,微小型无人机还能干点啥?

  10月17日到21日,在北京理工大学举办的2016年国际微小型无人飞行器赛会(IMAV)上,给出了令人耳目一新的答案。在没有飞手操控的情况下,无人机凭借人工智能等技术飞出了新花样。

  提桶打水扔救生圈

  无人机也能“水上漂”

  一架轻盈的微小型无人机在湖面上盘旋,缓缓地下降。机身上垂着一条细线,细线的末端拴着一个羽毛球状的容器。当容器沉入水面,完成取水后,无人机快速爬升将水运送到目的地。这是2016年国际微小型无人飞行器赛会室外赛上的一幕。

  “不同于飞手遥控操作无人机,比赛中要求无人机在无人干预条件下自主完成任务。” 北京理工大学无人飞行器自主控制技术研究所宋韬介绍道。室外赛需要参赛无人机从移动摇摆平台起飞,完成现场地图绘制、评估事故态势、对模拟落水人员进行目标定位,并投放救生圈,采集钻油平台周围水样,投放至指定容器,最终降落到移动摇摆平台上。

  “在室外取水环节,我们没有限定具体的取水方式,参赛队伍充分发挥想象力,取水方式五花八门,有拎桶的、用吸管的,甚至还有趴在水面上取水的。”北京理工大学副校长陈杰说道。

  无人机在完成取水的过程里要靠近水面,面临着落水的危险。一旦落水,可就万劫不复了。其中一只参赛队伍想了个奇招,用黄色海绵胶条包住了无人机的底座,相当于给无人机做了个贴身救生圈,让无人机“趴”在水面上,玩了一把“水上漂”。

  在投放救生圈环节,无人机将携带的“迷你”版救生圈投向地面的中心点。中心点周围有很多方格,通过计算救生圈落下的方格与中心点的距离给出得分。

  入门翻窗走烟囱

  移动平台降落难

  室内比赛地点为北京理工大学中关村校区体育馆,同样要求无人机从移动摇摆平台起飞,面对模拟钻井平台的“黑箱”建筑,自主选择通过门、窗或烟囱进入,在线完成房间内三维地图的构建,拾取指定房间中的物体,并将其投放至指定位置,之后安全撤离建筑物,降落在移动平台上。

  “不同进入方式,得分是不一样的,从烟囱进入分最高,窗户次之,门最低,烟囱的尺寸最小,识别起来也最困难。”比赛现场工作人员、北京理工大学宇航学院博士生裴培告诉科技日报记者。受身型限制,只有一架最苗条的参赛无人机选择从烟囱入室,拿到这一环节的最高分。

  撤离建筑物后,最后一个任务是精准降落在移动平台上。起飞相对容易,降落可是个前途未卜的事。稍有不慎,就会“嘭”地一声砸在地板上,伤筋动骨。裴培告诉科技日报记者,无人机本身还不算贵,大概数千元,但装在机身上的传感器就价值不菲了,动则上万。

  你也许会说,平台会移动,那无人机可以跟着追,有啥难的?难就难在,无人机需要识别降落点标识。同时,平台并不是直线运动的,在环形轨道上,时不时还要转个弯。比赛中,一架无人机已经精准地测算到平台的位置和移动速度,随之调整了自身的速度、高度、姿态,眼见就要追上平台,平稳降落了。可惜,说时迟那时快,平台转弯了,无人机来不及调整,就落在地上了。

  “在室外赛中,我们还模拟海上场景,让无人机实现在晃动平台上的降落。” 北京理工大学无人飞行器自主控制技术研究所常务副所长林德福说道。

  自主控制技术走多远

  决定无人机能走多远

  IMAV是世界顶级微小型无人飞行器赛会,今年是IMAV首次登陆亚洲大陆。根据IMAV的规则,大会的承办方不能参加比赛。陈杰介绍,承办方北京理工大学和新加坡国立大学凭借在无人飞行器领域的技术优势,在场地搭建、道具制作、赛事规划等方面为本次竞赛提供了学术支持与技术保障。

  “室内、室外比赛的各个环节均体现了无人机环境感知、自主决策、智能控制、实时任务规划等自主控制核心技术。目前,无人机已经与人工智能深度融合,自主控制技术走多远决定了无人机能走多远,自主控制是无人机的技术发展的必然方向。”林德福表示。

  室内赛上半场阶段,多只参赛队伍纷纷折戟在拾取物体环节上。林德福分析道,无人机上负责抓取的“小爪”是额外附加上的,加入这一载荷后,对飞控系统的建模和计算提出了更高要求。此外,室内没有GPS信号,无人机靠自身传感器采集到数据来进行定位,纸筒的把手很细,不超过1厘米,这要求它的定位精度综合要达到厘米级,难度很大。

  一位不愿意透露姓名的来自新加坡国立大学的比赛裁判则表示,比赛中出现的失误表明,参赛无人机飞控系统的自主导航和在线路径规划功能还有待提升。(唐婷)

(责编:杨阳(实习生)、林露)

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