首页 > 范文大全 > 正文

异曲同工的两大赛事

开篇:润墨网以专业的文秘视角,为您筛选了一篇异曲同工的两大赛事范文,如需获取更多写作素材,在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享!

国际无人机系统协会(AUVSI)于1991年设立了面向大学生的空中机器人大赛(IARC),此后一直致力于自主空中机器人比赛。目前,该赛事派生出了国际无人机系统协会在其它各领域的学生类比赛,包括陆地应用、空中应用和海洋应用等方面的赛事。2015年,空中机器人大赛即将进入第24个年头。此前,各参赛队伍已使用全自主空中机器人相继完成了历届大赛中被认为是不可能完成的任务。现在,这项国际化大赛每年都会在世界不同赛区举办。而随着大赛的逐渐成熟以及知名度的日益提高,也吸引了越来越多的大学组队参赛。

历届大赛所设定的“任务”,在设计之初,似乎都是不可能完成的。其目的是,当有一支或多支队伍按照比赛规则完成全自主空中机器人规定的任务后,势必能推动该领域最先进技术的发展。获奖队伍会因完成了从未实现过的重大创新获得荣誉。而政府和业界则会密切关注这些获奖大学的参赛队员,并把他们作为潜在的雇员。

同时,这项大赛也为参赛选手提供了一个能够实现真正意义上工程化设计和开发的平台,完全不同于在教室内进行理论化的图纸设计。在现实的比赛中,选手们经常会因缺少相关领域的培训或选择的部件无法达到理论设计的数值而导致失败。因此电气工程师要学会如何与航空工程师进行配合,并接受折中的方案;同样,航空工程师也须学会与计算机科学家配合;而计算机科学家则必须接受电气工程师提出的在物理实现方面的限制。可见,空中机器人大赛为下一代设计开发者提供了一个训练平台,其本质上有别于课堂教学和实践的内容。

自1991年大赛创办之初,美国国防部高级研究计划局(DRAPA)和美国国家航空航天局(NASA)对这种培训和开发模式就非常推崇,并推广到其所属的大学和公司工程竞标中,作为一种最有价值的方法以推动技术创新。

空中机器人大赛的核心,与其他更早时期开展的比赛也有很大不同。例如,相比电气与电子工程师协会在20世纪70年代举办的“微鼠”和1989年(估计)在美国高中举办的“FIRST”比赛,空中机器人大赛关注的是自主飞行平台与地面目标的信息交互能力。

自从空中机器人大赛举办以来,尽管各种类型的航空赛事此消彼长,但这些比赛在整个赛事任务设定中均未强制性要求飞行器具备完全自主的飞行计划、感知和执行任务的能力。即便到现在,仍有一些飞行比赛仅仅是对10年前空中机器人大赛已经完成任务的重演。

然而在2011年,一个全新的、两年一届的“无人机创新大奖赛”,开始由中航工业集团和中国航空学会联合举办。这项大奖赛的独到之处不仅在行任务的完全自主化,而且还设立了“创意竞赛”用以鼓励新概念的飞行。

2013年

在当年的空中机器人大赛亚太赛区比赛中,清华大学率先成功完成了第六代任务。这项任务是一个间谍挑战赛:用一架完全自主的飞行机器人,通过一个破碎的窗口、穿过模拟的安全区域、突破激光绊网系统、搜索到复杂建筑物内部的安全主管办公室。该建筑物由六间办公室和走廊组成,自主机器人进入安全主管办公室后,要在室内的一个特定盒子中找到放置在其中的U盘。发现U盘后,空中机器人在取走它的同时,必须在盒中放置一个替代的U盘,以防被发现。随后,空中机器人要悄悄地离开该区域。上述所有任务必须在10分钟内完成,全程不能有人工干预。相关具体细节以及获胜队比赛视频,可访问以下网站查询:/past_missions/mission6.php。

同年,在北京举办了“中航工业杯”国际无人飞行器创新大奖赛。这项赛事的参赛队伍主要来自中国各高校、相关公司甚至个人。大奖赛共设两类竞赛项目,一类是固定翼无人驾驶飞行器,另一类是旋翼无人驾驶飞行器。

固定翼比赛要求参赛队伍设计并制作一款创新的固定翼飞行器,能实现自主起降、巡航、投放载荷、触地复飞等功能,并可在模拟航母甲板的运动平台上使用拦阻索着陆。旋翼比赛则要求参赛队伍设计并制造一款创新的旋翼类飞行器,不仅要实现自主起降,而且能在两个移动平台间完成物品的抓取和叠放,类似在船与船之间搬运物品。

更有意义的方面是,大奖赛还设有一类“创意大奖”比赛(创意赛)。要求参赛者使用原创和一体化的创新思维设计并制作一款新类型飞行器。飞行器样式不限,创新的评判标准则包括飞行原理、空气动力、动力装置、控制系统、应用、部(组)件、结构、材料等储多方面。其中,创新最重要的因素在行器必须如设计一样可实际操作飞行,而不仅仅是简单的静态展示。

2013年,创意大奖的获得者来自南京航空航天大学,其作品名叫“紫电”。虽然该机使用高电压影响翼面气流的理论并不算新颖,但南航团队成功地将该理论运用于无人飞行器。该理论的基本描述为:通过在机翼表面产生高电压场改变通过翼面的气流,以此“吸附”气流控制脱落涡,进而调节翼型的升阻比。采用该理论的效果类似于循环控制翼型,但无需在气流中额外注入气体以保证机翼周围气体的流动。

比赛中,无人驾驶飞行器的其他创新还包括3D整体打印、变形机翼、滚翼机等。大奖赛中甚至有一个非常简陋的,但可以从潜艇发射的旋翼飞行器。

2014年

结束第六代任务后,空中机器人大赛迎来了第七代任务的第一年。这代任务对现有的空中机器人而言几乎不可能完成,是迄今为止最具难度和挑战性的任务。这正顺应了空中机器人大赛的主旨:不是重复演示已实现的技术,而是开辟空中机器人技术的新领域,并不断推陈出新。

在前六代任务中,拾取和移动物体已得到充分展示,使用GPS和SLAM技术实现导航也已获得完美验证。为此,第七代任务团队设计出了前六代任务中从未出现过的3个动作。

动作1:空中机器人与运动物体(特指:完全自主的地面机器人)的交互行为;

动作2:在不借助外部导航条件下(如GPS或墙壁等大的静态参照物),在一个开放环境内的导航行为;

动作3:与比赛中其它空中机器人的博弈行为。

空中机器人大赛第七代任务的最终比赛将是两个参赛队空中机器人之间关于这3个新动作的面对面对决。而在被邀请参加面对面比赛之前,参赛队必须首先完成这3个动作,以验证其设计具备可完成面对面比赛的能力。只有被证明能够完成这些动作后,才被允许在同一个竞技场地内进行对决。

关于第七代任务的详细规则解读如下:

1.比赛场地设置在无室内GPS信号的正方形场地中。正方形场地每边边长均为20米。场地四边中,两边用宽的白线标注,另外两底边分别用宽的红线和绿线标注。

2.比赛场地中间放置有10个全自主机器人。这些地面机器人初始运动方向是以场地中心为中心呈放射状运动。空中机器人则从场地的任意一个白色边起飞。

3.比赛开始后,地面机器人首先会朝着场地周边移动,当其受到碰撞或连续移动20秒后将改变原有运动方向。一旦地面机器人到达场地任意边缘,就退出比赛。

4.每个地面机器人的顶部安装有磁力传感器。当空中机器人与地面机器人顶部足够接近时,空中机器人上的稀土磁铁会“触碰”地面机器人,而地面机器人的运动方向则立刻顺时针调整45°。

5.自主空中机器人的任务即是调整地面机器人的运动方向,并尽可能多地将地面机器人赶往并赶过绿边。具体方法是:下降并触碰地面机器人顶部,每次触碰可使其运动方向顺时针改变45°。例如,当空中机器人下降并触碰一个地面机器人两次,就可使其运动方向顺时针旋转90°。为了诱导地面机器人碰撞,空中机器人可在某一地面机器人前降落,碰撞后使其旋转180°向相反方向运动。此外,地面机器人之间发生碰撞,两者也会分别转向180°。

6.除了要将10个自主地面机器人赶往绿边外,场内还有4个上部装有柱状物(高度不超过2米)的地面障碍机器人。这些特别的机器人已被预先设定好在场内环绕运动,并实现两个功能:一是作为碰撞源,通过间歇性的碰撞使10个目标机器人改变方向,达到随机运动的效果;二是可作为移动的垂直障碍物,迫使空中机器人利用自身配置的感知与避让技术躲避。一旦空中机器人与任意一个柱状障碍物发生碰撞,则比赛终止。

7.自主空中机器人必须分析各个地面机器人的运动方向,并通过触碰或碰撞调整其运动方向,“驱赶”它们朝比赛区域底端的绿边运动。同时,还要避让4个圆柱形障碍机器人。

在比赛策略方面,应及时改变接近白边或红边的地面机器人的运动方向,而对处在赛区中心或朝绿边移动的地面机器人则可暂缓调整。比赛中,空中机器人应使用所有可能的方法保证地面机器人到达绿边,同时要避让柱状障碍机器人。若出现以下任意一种情况,比赛自动终止:所有地面机器人抵达绿边、红边或两个白边,或比赛10分钟时间到。

2014年的比赛中,曾做过利用手动操控的空中机器人完成上述任务的游戏,结果表明:围堵7个以上的地面机器人通过绿边非常困难。另外,还尝试过由人手持稀土磁铁在场地上奔跑来操控地面机器人的方向,但也无法将所有的地面机器人赶入绿边。因此,通过上述模拟及分析,大赛组织者认为,只有设计出色的自主空中机器人才能够实现操控大多数地面机器人完成通过绿边这个任务。

进入最终的面对面比赛,难度又会提高一级。交战的两队将各自使用一个空中机器人进行对决。其中绿队要使其“绿色的”地面机器人通过绿边,同时干扰对手“红色的”地面机器人;而对手红队则要使其“红色的”地面机器人通过红边,并同时干扰“绿色的”地面机器人。只有世界上最好的团队才能赢得最终的胜利。

2014年,来自美国、加拿大、中国、新加坡、伊朗、印度、香港地区和西班牙的23支参赛队分别在美国赛区(乔治亚理工学院校园)和亚太赛区(中国山东烟台)进行了第七代任务的首次比赛。参赛队伍普遍感到,最困难的部分在于:在避让不停移动的障碍机器人的同时,选择操控哪些地面机器人来完成任务。

想了解更多关于2014年空中机器人大赛的赛况介绍及精彩视频,可浏览大赛官网相关页面:/index.php。

2015年

新的一年,空中机器人大赛美国赛区仍将继续在乔治亚州的亚特兰大举办,而亚太赛区的比赛将与“中航工业杯”国际无人飞行器创新大奖赛同时在北京密云举行。为此,大奖赛组织者调整了比赛日期,使其与空中机器人大赛的时间一致(都定于2015年8月13-16日)。他们认为,这样可使两项大赛相互促进,使全球所有高校的队伍既能接受空中机器人大赛第七代任务的挑战,也可接受无人飞行器创新大奖赛的挑战。