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空中机器人及其竞赛发展史
作者:张蕾
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空中机器人 Aerial Robotics 一词最早由美国佐治亚理工大学的罗伯特·米切尔森(Robert Michelson)提出,是指各种能够在空中自由飞行的飞行器,包括固定翼无人飞行器、旋翼无人飞行器、无人飞艇等。空中机器人拓展了无人机的概念,在一定意义上可以将其看作是无人机的别称。

无人机诞生于20世纪20年代,50年代后有了较大发展。进入21世纪,无人机技术已趋成熟,性能日臻完善,逐步向小型化、智能化、隐身方向发展;它的用途也进一步扩大,在通信、气象、灾害监测、农业、广播电视等方面都有广泛应用。在罗伯特·米切尔森的倡导下,1990年,国际无人系统协会开始举办无人系统国际竞赛,分为空中、地面和水下三个类别,参赛对象主要为大学生,空中机器人比赛是其中最具挑战性、趣味性和观赏性的赛事。空中机器人比赛的内容涉及机械设计、电子通信、计算机科学、自动控制、空气动力学等多个学科。其基本要求是:不能由人遥控操纵,必须自主与环境进行交互,完成相应的任务。由于竞赛规则的限制及自主操作可行性的考虑,最经常使用的空中机器人平台是航模直升机和航模固定翼飞机,也有自行设计飞行器的,在飞行器上加装飞行控制系统及各种传感器之后,空中机器人就可以完成规定的任务。当然,这中间需要参赛队伍付出艰苦的努力和智慧。

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空中机器人比赛着陆场景

1992年,佐治亚理工大学的空中机器人小组首先完成了空中机器人的自主起飞、飞行和着陆。3年后,斯坦福大学的空中机器人小组能够让直升机从飞行地区的某一处自动抓取一个目标物体,并将之移到另一处。这一任务的完成时间比一些学者的预测早了5年左右。随后的竞赛任务变得更加艰难:要求空中机器人在一个模拟核生化污染区上空进行搜索飞行,将带有标识的桶状污染源找出,并根据标识自主识别桶内材料类别。2000年,德国柏林大学的空中机器人小组完成了这一任务。现在空中机器人的竞赛任务是自主飞行到3公里外的某个区域寻找一座房屋,确定房屋的门窗位置,采用某种方法拍摄房屋内部的照片,并将照片发回地面站。迄今还没有队伍完成该任务。

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空中机器人比赛模拟效果图

国际赛事的开展情况及意义

由于国际空中机器人比赛在技术上具有相当的创新性、前瞻性和极大的潜在实用性,目前它在全世界产生了极大的影响力,不仅吸引了众多学生投身其中,还受到了知名企业、媒体和公众的广泛关注。

迄今为止,这项比赛已经具有极高的科技含量和技术水准,参赛机器人能够完成自主智能飞行、目标识别、处理、跟踪、控制等具有相当复杂程度的实际任务模拟。该赛事在刺激全球广大年轻人对航空航天科学和计算机智能控制技术兴趣的同时,还培养了一大批敢于创新、善于动手的高素质科技人才。

世界空中机器人比赛的主要赞助商是加拿大一家世界领先的GPS设备制造商,它为每支参赛队伍提供了一套价值2万美元的差分GPS系统,包括两个GPS接收机、一块用于地面参考基站的PC卡、两个精度能达到20厘米以内的天线。此外,美国军方、国际无人系统协会也对该赛事给予资金支持。

关于2004首届中国空中机器人比赛

为促进我国航空航天和计算机智能控制等领域高素质人才的培养和高技术的发展,中国自动化学会机器人竞赛工作委员会和科技部高技术研究发展中心定于2004年11月在西安举办首届“中国空中机器人比赛”。首届比赛由清华大学、西北工业大学、空军工程大学等单位联合承办,国家863计划机器人主题专家组、中国自动化学会智能自动化专业委员会、IEEE控制系统学会北京分会等也给予大力支持。国内航空界和机器人界40余位著名专家、学者和领导担任赛事顾问。

首届中国空中机器人比赛包括固定翼飞行器和旋翼飞行器两大部分,比赛主要内容包括实际飞行任务和方案设计论文。组委会将组织权威评判团,公平、公开、公正地评出优胜者。

中国空中机器人比赛的口号是:“自主翱翔、放飞理想”。比赛大力提倡“自主、创新、协作、超越”的精神,支持、鼓励各种奇思妙想、发明创造。组委会希望通过推广和运作这项赛事,推动国内空中机器人技术的发展,促进各院校和科研机构相关研究人员之间的交流,激励广大青少年对航空航天科学和智能控制技术的兴趣,培养具有扎实理论基础和较强实践能力的新一代科技人才,为推动中国航空航天和智能控制事业的持续发展培养优秀后备力量。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2/26/2007)
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佳工网友 阿涛!! (Email) 于3/14/2007 11:01:00 AM评论说:
对于空中机器人的的比赛 !我真的很欣赏!近代年来我国的技术发展也很迅速!!做为一名中国人!我为我的祖国感到骄傲!!也许有着很多的献身科学家 的不此的辛苦才有着样的成果!!你们的辛苦我们会永远记在心中!!


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