空中機(jī)器人方案課件

1、空中機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案2016.3.29目錄一、 建設(shè)意義 2二、 建設(shè)規(guī)劃 4三、 產(chǎn)品選用 7四、 配置計(jì)劃 8五、 產(chǎn)品介紹 8六、 空中機(jī)器人競賽工作流程 14七、 中國機(jī)器人大賽空中機(jī)器人賽事介紹 151.建設(shè)的意義 空中機(jī)器人又叫無人機(jī)器，近年來在軍用機(jī)器人家族中，空中機(jī)器人是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來，美國以軍用空中機(jī)器人為導(dǎo)向，快速發(fā)展，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看，均居世界之首位。 對于機(jī)器人技術(shù)，傳統(tǒng)的項(xiàng)目研究范圍包含工業(yè)機(jī)器人、輪式移動(dòng)機(jī)器人、人形雙足機(jī)器人等。對于空中機(jī)器人和水下機(jī)器人的研

2、究較少。從技術(shù)角度講，空中機(jī)器人在本體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制算法、可靠性、安全性上有更高的要求，對于傳統(tǒng)的機(jī)器人研究活動(dòng)是一個(gè)很好的補(bǔ)充。由于該領(lǐng)域涉及GPS導(dǎo)航、視覺定位、傳感器融合、飛行控制等領(lǐng)域，具有較高科研價(jià)值和創(chuàng)新空間。 據(jù)了解，順豐快遞正在內(nèi)測自主研發(fā)的八旋翼無人機(jī)，預(yù)計(jì)自主飛行半徑約為10公里，飛行相對高度1000米，在四級風(fēng)以下可以正常起降，最大載重量約3公斤。通過其運(yùn)載包裹，主要用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的配送。此外，身邊的無人機(jī)話題不勝枚舉。 隨著四旋翼飛機(jī)技術(shù)的日趨成熟，民用無人機(jī)的應(yīng)用出現(xiàn)井噴式的發(fā)展，在航空拍攝、環(huán)境檢測、電力和管線巡檢、物流與農(nóng)業(yè)植保等方面顯示了強(qiáng)烈的需求預(yù)期。 其實(shí)

3、也揭示了無人機(jī)技術(shù)不再是實(shí)驗(yàn)室的寵物，而是在工業(yè)和消費(fèi)市場闊步前進(jìn)，產(chǎn)生越來越大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，構(gòu)建空中機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，并以此為契機(jī)，推進(jìn)空中機(jī)器人技術(shù)的研究開發(fā)，并逐步推出創(chuàng)新型應(yīng)用領(lǐng)域，能為社會(huì)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 隨著空中機(jī)器人技術(shù)的推廣，不少學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣，并在業(yè)余時(shí)間開始研究四旋翼等無人機(jī)的。其實(shí)，空中機(jī)器人技術(shù)涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性技術(shù)、單片機(jī)控制器、嵌入式控制系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器、通信技術(shù)、飛行控制技術(shù)、GPS導(dǎo)航、機(jī)器視覺等一系列理工科基礎(chǔ)技術(shù)。在時(shí)代背景的影響下和開源社區(qū)的熏陶下，建立空中機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，來正確引導(dǎo)學(xué)生通過與課程結(jié)合深入研究空中機(jī)器

4、人相關(guān)技術(shù)，將是創(chuàng)新教學(xué)的大膽實(shí)踐。在落實(shí)有效使用教學(xué)設(shè)備，推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐方面能發(fā)揮巨大的作用。2.建設(shè)規(guī)劃2.1 場地建設(shè)分4個(gè)功能區(qū)：A. 仿真教學(xué)區(qū) 該區(qū)針對剛?cè)腴T學(xué)生進(jìn)行第一階段教學(xué)，教學(xué)任務(wù)是：學(xué)習(xí)無人機(jī)基本理論，通過飛行仿真系統(tǒng)，學(xué)會(huì)飛行基本原理、氣流影響矯正、基本起降及手動(dòng)飛行控制操作等。 該區(qū)域在安排在室內(nèi)，尺寸5m*8m以上,適合30人小班教學(xué)。需要多臺臺式計(jì)算機(jī)的硬件支持。B. 室內(nèi)調(diào)試區(qū) 該區(qū)域針對有一定了解基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行第二階段教學(xué)。教學(xué)任務(wù)是，熟悉無人機(jī)系統(tǒng)，以實(shí)驗(yàn)設(shè)備為例，了解結(jié)構(gòu)原理，熟悉拆裝及標(biāo)定過程。熟悉控制系統(tǒng)原理及自主飛行程序開發(fā)模式及開發(fā)過程。并在此基

5、礎(chǔ)上，進(jìn)行飛行控制測試及控制系統(tǒng)調(diào)試。該過程使用完整的飛機(jī)在測試架上運(yùn)行。 該區(qū)域安排在室內(nèi)，尺寸8m*8m，適合分為6個(gè)小組進(jìn)行分工合作。該階段，需要無人機(jī)開發(fā)平臺實(shí)驗(yàn)設(shè)備和專用飛行測試架。C. 室內(nèi)飛行區(qū) 該區(qū)域主要針對無GPS定位情況下，進(jìn)行姿態(tài)模式手動(dòng)控制飛行訓(xùn)練和視覺圖像追蹤導(dǎo)航訓(xùn)練，如進(jìn)行定高巡線飛行等。該階段屬于技術(shù)進(jìn)階的階段。 該區(qū)域安排在室內(nèi)，尺寸6m*8m*5m，適合高水平學(xué)生輪流測試使用。需要安裝防護(hù)網(wǎng)等設(shè)施。D. 室外飛行區(qū) 該區(qū)域主要是在GPS信號的開闊地，進(jìn)行定點(diǎn)飛行，自主定義航線，完成預(yù)定義空中機(jī)器人任務(wù)動(dòng)作，該階段屬于技術(shù)進(jìn)階階段。 該區(qū)域安排在室外開闊場地，尺

6、寸30m*30m*50m范圍。2.2 課程體系建設(shè)第一階段：基礎(chǔ)知識要求：A基本空氣動(dòng)力學(xué)（概念：升力、阻力、速度、高度、姿態(tài)）；B基本操作（控制桿與自由度的關(guān)系：有人飛機(jī)、無人機(jī)）；C 基本技能（使用模擬飛行軟件進(jìn)行飛行，會(huì)使用航模遙控器）教材：X1 北航版航空航天概論X2 無線電遙控模型飛機(jī)戴氏教學(xué)法第二階段：分系統(tǒng)知識要求：D 無人機(jī)常用動(dòng)力系統(tǒng)（電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，鋰電池）E 導(dǎo)航飛控系統(tǒng)（捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)）F 載荷系統(tǒng)（航拍載荷、農(nóng)藥噴灑載荷、回收載荷）教材： X3 自編（無人機(jī)動(dòng)力、載荷）X4 GNSS與慣性及多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)原理第三階段：實(shí)訓(xùn)和能力目的：G

7、 初步掌握測繪航拍作業(yè)H 初步掌握GPS定位下自主定點(diǎn)飛行控制作業(yè)I 初步掌握農(nóng)業(yè)噴灑作業(yè)J 初步掌握基于視覺的多旋翼室內(nèi)定位應(yīng)用教材：X5規(guī)定的國內(nèi)外無人機(jī)法規(guī)X6部分無人機(jī)產(chǎn)品手冊3.產(chǎn)品選用經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，市面上無人機(jī)以四旋翼類型為主體，多數(shù)是用于消費(fèi)娛樂的玩具飛機(jī)，不具有自主導(dǎo)航能力，及平臺開放性。不符合空中機(jī)器人特征，不適合用于科學(xué)研究及教學(xué)，建議選用博創(chuàng)尙和科技出品的SmartFly 450 四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)。4.配置計(jì)劃序號名稱型號數(shù)量單價(jià)（元）總價(jià)（元）1四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)（專業(yè)版）UP-SF450st2四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)版）UP-SF451ap3模擬訓(xùn)練系統(tǒng)realfight

8、 V74飛行場地5飛行測試架UP-SFCS6電池充電器合計(jì)總價(jià)： 5.產(chǎn)品介紹SmartFlyTM四旋翼無人機(jī)型號：UP-SF450產(chǎn)品介紹SmartFly 無人機(jī)是一套用于研究自主飛行控制及自主任務(wù)執(zhí)行的科研平臺。它由先進(jìn)的飛控系統(tǒng)，和強(qiáng)大的自主飛行軟硬件構(gòu)成。通過使用該平臺資源，可加快落實(shí)高校學(xué)生相關(guān)綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)訓(xùn)練，或加快推進(jìn)空中機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目的研發(fā)。利用該平臺，使用者可通過開放的系統(tǒng)接口，獲取飛機(jī)當(dāng)前的位姿、狀態(tài)等信息，并通過簡單的指令控制飛行動(dòng)作。通過編程，能快速實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航定點(diǎn)飛行、視覺導(dǎo)航跟蹤飛行等功能。透過系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)建地面站飛行監(jiān)控系統(tǒng)、無線視頻傳輸、不著

9、陸程序上傳等功能。配合使用機(jī)載傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能可靠的實(shí)現(xiàn)飛行障礙檢測、物體抓取投擲動(dòng)作等功能。功能特點(diǎn)先進(jìn)的飛控系統(tǒng)由于飛控系統(tǒng)，使用雙層17階聯(lián)邦卡爾曼濾波核心算法和ADRC自抗擾控制器，使得該系統(tǒng)能經(jīng)受在南極高寒、高磁偏的惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。保證了飛行的安全性和可靠性。用戶可通過簡單的配置，方便的使用直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)模式飛行控制、定點(diǎn)飛行、定點(diǎn)環(huán)繞、熱點(diǎn)跟隨、一鍵歸航等功能。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的異常情況報(bào)警并自動(dòng)處理功能。比如一旦丟失遙控器信號、低電量運(yùn)行，會(huì)自動(dòng)歸航降落。此外，該系統(tǒng)能夠接入AOPA “UCloud”無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)，為飛機(jī)的日常飛行任務(wù)提供了安全和法律保障。強(qiáng)大的軟硬件體系結(jié)構(gòu)

10、主控制器采用雙核ARM架構(gòu)處理器，搭載Linux操作系統(tǒng)，可通過串口登錄、無線網(wǎng)絡(luò)登錄等方式，進(jìn)行命令行模式或界面模式下的程序開發(fā)。在軟件上提供檢測指令集和控制指令集的程序接口，用戶可以在不了解飛行原理的情況下，編程實(shí)現(xiàn)可靠的自主飛行控制。在外圍設(shè)備上，包含了多個(gè)攝像頭和超聲波傳感器，用戶可以直接在程序用調(diào)用。機(jī)載2個(gè)總線式數(shù)字舵機(jī)，可用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)起落架動(dòng)作。在執(zhí)行抓取動(dòng)任務(wù)時(shí)，起落架可被改裝成靈巧手爪。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，飛控系統(tǒng)已通過無線網(wǎng)絡(luò)路由器與主控制器、手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)連接。接入該網(wǎng)絡(luò)的任意節(jié)點(diǎn)可與主控制器進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)交互。在使用方式上，可通過遙控器實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)飛行控制模式的一鍵切換。開放

11、的接口飛控系統(tǒng)開放GPS位置、姿態(tài)、速度、角速度等飛行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可通過檢測指令集方便的獲取。在控制指令接口上，用戶可以直接實(shí)現(xiàn)飛行的速度控制和點(diǎn)位控制。主控制器提供了自定義串口和IO口，用戶可根據(jù)開放的原理圖，自行安裝傳感器和執(zhí)行器拓展飛機(jī)功能。完善的資源配套的使用及開發(fā)指南包含了詳細(xì)的開發(fā)步驟和大量的開發(fā)案例，能讓沒有l(wèi)inux開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、沒有飛行控制經(jīng)驗(yàn)的人員快速上手，迅速展開的自主飛行控制代碼的編寫。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書能讓使用者從基礎(chǔ)上了解飛行原理和進(jìn)行飛行訓(xùn)練等。應(yīng)用領(lǐng)域飛行操作訓(xùn)練飛機(jī)原理、飛控原理的課程教學(xué)實(shí)踐Linux 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐平臺機(jī)器視覺跟蹤及自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)踐空中機(jī)器

12、人自主導(dǎo)航、檢測、決策、執(zhí)行技術(shù)實(shí)踐空中巡檢、物流機(jī)器人科研平臺遙控航空拍攝比賽平臺技術(shù)參數(shù)本體軸距：450毫米機(jī)身高度：225毫米起飛重量：12001500克飛行時(shí)間：1525分鐘最大載荷：300克懸停精度垂直：0.5 m，水平：2.5 m最大旋轉(zhuǎn)角速度俯仰軸：300°/s，航向軸：150°/s最大俯仰角度35°最大上升速度:5m/s最大下降速度:3m/s最大可承受風(fēng)速10 m/s最大航行速度15 m/s懸停時(shí)間20min（起飛重量1300g）最大飛行高度：4km（受當(dāng)?shù)胤上拗疲┕ぷ鳝h(huán)境溫度零下10°C 至 40°C飛控系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性通過極

13、地探險(xiǎn)考驗(yàn)的核心算法。使用雙層17階聯(lián)邦卡爾曼濾波和ADRC自抗擾控制器，能工作在南極高寒、高磁偏的惡劣環(huán)境下。硬件資源內(nèi)置wifi模塊、電子羅盤、氣壓計(jì)功能特點(diǎn)極坐標(biāo)模式控制、定點(diǎn)飛行、定點(diǎn)環(huán)繞、熱點(diǎn)跟隨異常情況報(bào)警并自動(dòng)處理功能。丟失遙控器信號、低電量自動(dòng)歸航降落，一鍵歸航功能。能夠接入AOPA “UCloud” 無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)開放接口GPS位置、姿態(tài)、速度、角速度主控制器CPUCortex-A7雙核CPU架構(gòu)處理器內(nèi)核，內(nèi)存1GB DDR3960MHz內(nèi)存，接口包含了以太網(wǎng)、USB、串口、GPIO等接口，存儲(chǔ)器板載4GB NandFlash和TF卡槽。開放性開放硬件原理圖支持二次開發(fā)提供

14、開發(fā)源代碼及函數(shù)庫攝像頭工作溫度0°C 50°C物距60cm陣列尺寸640 x 480幀率12視角130°圖像格式Y(jié)UVGPS模塊GPS模式GPS/GLONASS雙模是否包含磁羅盤是超聲波模塊最大量程8m最小盲區(qū)1cm測量精度3mm波束角70°輸出接口TTL串口供電電壓DC5V數(shù)字舵機(jī)最大扭矩16Kgf.cm輸出轉(zhuǎn)速0.16s/60°供電電壓6V16V分辨率0.32°轉(zhuǎn)動(dòng)范圍0-300°通信波特率1M云臺相機(jī)及圖傳系統(tǒng)自由度：2軸1 角度范圍：負(fù)90到正30度軸2 角度范圍：正負(fù)30度是否可伸縮可伸縮相機(jī)接口：支持GoPro

15、3/3+/4、JORCAM A4、SJ4000航拍運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)（支持任意PAL制攝像頭）相機(jī)圖像格式：PAL制式，標(biāo)清640*480相機(jī)幀率：30多功能調(diào)試器USB轉(zhuǎn)串口支持RS232/TTL串口，用于主控制器串口終端登錄調(diào)試、傳感器調(diào)試舵機(jī)總線接口用于舵機(jī)調(diào)試舵機(jī)調(diào)試軟件可直接檢測、控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)。固件升級等。遙控器遙控距離：1.5公里工作頻率5.8G信號有效距離2000m視頻輸出接口Wifi工作環(huán)境溫度-10到45電池3400mAh鋰電池移動(dòng)設(shè)備支架支持4.7寸5.7寸屏手機(jī)等效全向輻射功率（EIRP）FCC：20dBmCE：16dBm工作電壓3.7V待機(jī)時(shí)間：2小時(shí)控制方式：直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)

16、是否支持一鍵返航支持手機(jī)APP支持的操作系統(tǒng)iOS，Andriod是否支持設(shè)置相機(jī)參數(shù)支持是否支持航線編輯支持是否支持實(shí)時(shí)視頻播放支持是否可以擴(kuò)展跟隨模塊支持選配件測試架（選配）結(jié)構(gòu)自由度6個(gè)自由度電源IN：AC220V OUT:DC14.8V充電器（選配）供電電源AC220V 100W充電電流6A自動(dòng)跟隨模塊（選配）跟隨距離100m(距離遠(yuǎn)空曠地域)跟隨模式跟隨、環(huán)繞模式，支持手機(jī)App智能參數(shù)配置定位方式定位準(zhǔn)GPS/GLONASS 雙模，10Hz精準(zhǔn)定位待機(jī)時(shí)間連續(xù)使用3小時(shí)以上模擬軟件及控制器（選配）模擬軟件realfight V7模擬用遙控器頻率：2.400Ghz-2.483Ghz編

17、碼方式：2.4Ghz DSSS（擴(kuò)頻）+跳頻發(fā)射功率：100mW工作電流：190mA電源：3.7V-6V配套資源使用及開發(fā)指南說明了從飛機(jī)的組裝、到linux系統(tǒng)配置、QT開發(fā)環(huán)境、開發(fā)過程模式等一系列過程的詳細(xì)說明，用戶可通過根據(jù)該書提供的Demo程序案例進(jìn)行傳感器讀取、舵機(jī)控制、飛行速度控制等調(diào)試訓(xùn)練，逐步掌握該平臺的開發(fā)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書包含四旋翼飛機(jī)原理、飛控原理，飛行操作訓(xùn)練等內(nèi)容。用于課堂教學(xué)的實(shí)踐指導(dǎo)。產(chǎn)品光盤產(chǎn)品光盤中除提供零部件使用說明、手機(jī)APP、以及案例程序外，還提供了用于競賽的Demo程序。程序中包含GPS定點(diǎn)飛行控制、視覺目標(biāo)跟蹤、巡線飛行等源代碼。提供給用戶做開發(fā)參考。版

18、本配置在產(chǎn)品配置上分為“標(biāo)準(zhǔn)版”和“航拍版”，標(biāo)準(zhǔn)版比較適合用于自動(dòng)飛行控制課堂教學(xué)和比賽，航拍版可用于手動(dòng)控制訓(xùn)練和航拍訓(xùn)練。其配置對比如下：序號名稱標(biāo)準(zhǔn)版數(shù)量航拍版數(shù)量單位1飛控11個(gè)2主控制器1個(gè)3航燈模塊11個(gè)4指示燈44個(gè)5遙控接收機(jī)11個(gè)6GPS模塊11套7接口頂板11個(gè)8接口底板11個(gè)9電機(jī)44個(gè)10電調(diào)44個(gè)11航模電池22個(gè)12攝像頭2個(gè)13超聲波模塊2個(gè)14數(shù)字舵機(jī)2個(gè)15云臺相機(jī)模塊11套16結(jié)構(gòu)及電氣組件11套17固定起落架8個(gè)18自動(dòng)起落架2個(gè)19備用槳葉22套20多功能調(diào)試器1套21遙控器11個(gè)22手機(jī)APP11個(gè)23產(chǎn)品光盤11張24使用說明及開發(fā)指南11本25實(shí)

19、驗(yàn)指導(dǎo)書11本6、空中機(jī)器人競賽工作流程階段時(shí)間內(nèi)容前期準(zhǔn)備4月組織參賽人員對比賽規(guī)則進(jìn)行學(xué)習(xí)，明確比賽要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容和目標(biāo)；開始搜集歷年比賽的視頻、圖片和文字資料，對比賽水平和比賽對手有個(gè)較全面了解。4月中國機(jī)器人大賽比賽報(bào)名4-5月 競賽器材采購（招投標(biāo)、簽合同、交貨驗(yàn)收等）。4-5月 對比賽所用器材的基本使用進(jìn)行學(xué)習(xí)。賽事準(zhǔn)備5月根據(jù)基礎(chǔ)知識和參與態(tài)度對報(bào)名的學(xué)生進(jìn)行初選。5月賽事規(guī)則培訓(xùn)6月中旬對培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行鞏固，包括對培訓(xùn)資料的復(fù)習(xí)，復(fù)現(xiàn)培訓(xùn)時(shí)所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案。6月中旬同上6月下旬技術(shù)方案成型期，這時(shí)候需要根據(jù)自身技術(shù)特點(diǎn)，確定重點(diǎn)凸出的方向，形成優(yōu)勢；對比賽所使用的系統(tǒng)整體框架進(jìn)行確

20、定。分項(xiàng)賽8月參加在中國長沙舉辦的中國機(jī)器人大賽空中機(jī)器人競賽7、中國機(jī)器人大賽空中機(jī)器人賽事介紹組織介紹空中機(jī)器人競賽是RoboCup機(jī)器人世界杯的一部分。技術(shù)背景中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競賽工作委員會(huì)和科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心創(chuàng)立了“中國空中機(jī)器人大賽”，并于2004年在西安成功舉行了“飛豹杯”中國首屆空中機(jī)器人大賽，吸引了來自清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、空軍工程大學(xué)等一批國內(nèi)頂尖的機(jī)器人、無人系統(tǒng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)連續(xù)參賽。中國空中機(jī)器人大賽的比賽規(guī)則參照國際空中機(jī)器人大賽（IARC）的前幾代任務(wù)設(shè)置，聘請了國內(nèi)最權(quán)威的顧問委員會(huì)團(tuán)隊(duì)，比賽組織協(xié)調(diào)了專業(yè)機(jī)

21、場，得到空軍的空域支持，因此，很長時(shí)間內(nèi)成為了國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)最前沿、水平最頂尖的唯一的空中機(jī)器人賽事！中國空中機(jī)器人大賽一路走來，為國家的軍/民用無人系統(tǒng)事業(yè)培養(yǎng)了一大批拔尖人才，他們有的進(jìn)入航空航天企業(yè)無人機(jī)部門，從事先進(jìn)部件研發(fā)或者系統(tǒng)集成，成為技術(shù)骨干甚至型號總師；有的成為無人機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)業(yè)先鋒，促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)進(jìn)入“無人機(jī)”時(shí)代，在航空攝影、物流和農(nóng)業(yè)植保等領(lǐng)域開發(fā)有國際競爭力的無人機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，為“中國創(chuàng)造”注入了鮮活的力量?？梢哉f，參加過中國空中機(jī)器人的每一個(gè)青年學(xué)子，都會(huì)懷念那條比賽航路上激動(dòng)人心的時(shí)刻，成為他們寶貴的精神財(cái)富！競賽定位近年來，空中機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用在各行各業(yè)突

22、飛猛進(jìn)，一方面，自動(dòng)化領(lǐng)域軍用無人機(jī)的導(dǎo)航飛控系統(tǒng)技術(shù)日益成熟，軍用無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展更偏重于察打一體載荷技術(shù)、艦載起降技術(shù)和先進(jìn)布局VTOL控制技術(shù)；另一方面，民用無人機(jī)的應(yīng)用出現(xiàn)井噴式的發(fā)展，在航拍航攝、電力和管線巡檢、物流與農(nóng)業(yè)植保等方面顯示了強(qiáng)烈的需求預(yù)期。與此同時(shí)，空中機(jī)器人比賽的任務(wù)設(shè)置也面臨巨大挑戰(zhàn)，一是由于軍/民用無人機(jī)型號、應(yīng)用的分工細(xì)化，使得專用技術(shù)分化明顯，因此無法提煉可持續(xù)發(fā)展的、可聚焦的比賽任務(wù)；二是隨著比賽難度的加大，參賽隊(duì)伍在人力物力財(cái)力投入上消耗較大，難以為續(xù)；三是隨著土地資源緊張和空域管理的嚴(yán)格，很多參賽隊(duì)伍已經(jīng)不具備大型場地連續(xù)試飛實(shí)驗(yàn)的條件?？偨Y(jié)以上，目標(biāo)多

23、元化、項(xiàng)目大型化、保障條件惡化，都導(dǎo)致了空中機(jī)器人大賽原有的任務(wù)設(shè)置和運(yùn)行模式難以擴(kuò)大規(guī)模，持續(xù)進(jìn)行。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，近年來，隨著民用無人機(jī)需求的日益聚焦，多旋翼無人機(jī)技術(shù)日益成熟，已經(jīng)發(fā)展出了規(guī)模龐大的愛好者團(tuán)體和諸多新興的民用無人機(jī)技術(shù)公司，市場上能采購到的飛行機(jī)器人動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航飛控和傳感器材日益豐富，價(jià)格日益低廉。這為我們設(shè)置合適的比賽任務(wù)，引導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的對接，吸引更多的青年學(xué)子投身空中機(jī)器人事業(yè)奠定了很好的基礎(chǔ)。本競賽定位如下：（1）本競賽嚴(yán)格控制飛行器重量和體積，要求參賽飛行器的軸距為450mm，起飛重量不大于2kg。（2）本競賽采用目標(biāo)產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)，明確的以消費(fèi)類航拍無人機(jī)

24、、物流和農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的應(yīng)用需求為任務(wù)設(shè)定依據(jù)。（3）本競賽給予參賽隊(duì)伍全面的安全指導(dǎo)。要求試驗(yàn)飛行高度不大于5米，設(shè)置必要的人員防護(hù)措施、起火防護(hù)措施和遙控保護(hù)措施。本項(xiàng)競賽的終極目標(biāo)是（1）發(fā)展一種飛行的消費(fèi)類機(jī)器人，能與人類進(jìn)行互動(dòng)游戲，任何時(shí)候不會(huì)傷害到人。（2）發(fā)展一種面向物流和農(nóng)業(yè)的飛行機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)物流和農(nóng)業(yè)任務(wù)的無人化。賽項(xiàng)設(shè)置（1）空中加油本項(xiàng)比賽實(shí)質(zhì)是空中目標(biāo)識別和追蹤，由多個(gè)氣球模擬目標(biāo)帶加油飛機(jī)，被隨機(jī)固定在場地頂部，參賽飛機(jī)自主選擇比賽指定的目標(biāo)，并機(jī)動(dòng)接近實(shí)施扎破動(dòng)作。完成任務(wù)用時(shí)最短者獲勝。比賽對無人機(jī)的穩(wěn)定性、快速定位識別球體能力、高機(jī)動(dòng)能力提出了持續(xù)的挑戰(zhàn)。在更高階段的比賽里，目標(biāo)加油機(jī)（氣球）以固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，動(dòng)態(tài)出現(xiàn)在場地中，參賽飛機(jī)需要自動(dòng)捕捉目標(biāo)并完成動(dòng)作任務(wù)。比賽的初期階段不限制系統(tǒng)采用的目標(biāo)定位方式（全局視覺可用），但最終將鼓勵(lì)采用機(jī)載傳感器的全自主方式。（2）空中物流本項(xiàng)比賽要求無人機(jī)在室內(nèi)自主的目標(biāo)從起始點(diǎn)（O點(diǎn)）搬運(yùn)到指定點(diǎn)（A點(diǎn)），完成任務(wù)用時(shí)最短者獲勝，