中國空中機(jī)器人大賽發(fā)展之意義

空中機(jī)器人是指各種能夠在空中自主飛行的飛行器，包括固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、無人飛艇等。

1 大賽背景及介紹

    國際空中機(jī)器人大賽自20 世紀(jì)90 年代初開始，迄今已有近15 年的歷史，其科技含量和技術(shù)水準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到很高的水平，參賽空中機(jī)器人已能完成自主飛行、目標(biāo)識別、處理、跟蹤、控制等相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。該賽事培養(yǎng)了一大批富有創(chuàng)新精神、動手能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才，從某種意義上講推動了西方發(fā)達(dá)國家的無人機(jī)技術(shù)研究。
    遺憾的是，雖然國際空中機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛，國內(nèi)卻始終沒有隊(duì)伍參加國際空中機(jī)器人大賽，空中機(jī)器人研制水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際水平?；谶@種現(xiàn)實(shí)，中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽工作委員會和科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心決定舉辦中國空中機(jī)器人大賽（Aerial Robotics Competition of China，簡稱ARCC），以推動中國空中機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。大賽涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動化、空氣動力學(xué)等多個學(xué)科，技術(shù)上的創(chuàng)新性、前瞻性、多學(xué)科綜合性和極大的潛在實(shí)用性使之成為眾多科技活動中極具挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)賽事，吸引了許多高校和科研院所的關(guān)注。
    首屆中國空中機(jī)器人大賽于2004年11月5~8日在西安閻良成功舉行，雖然從技術(shù)水平來講還處于亟待發(fā)展的階段，但這畢竟是中國空中機(jī)器人技術(shù)持續(xù)良性發(fā)展的開始。大賽宗旨在于通過比賽提高國內(nèi)航空航天和智能控制等學(xué)科科技活動的水平，促進(jìn)交流，激發(fā)興趣，培養(yǎng)中國航空航天和智能控制科技事業(yè)的優(yōu)秀后備力量。首屆比賽由清華大學(xué)、空軍工程大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合承辦，并得到了國家863計(jì)劃機(jī)器人主題專家組、中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會、IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會北京分會等的大力支持。大賽得到了社會各界的廣泛關(guān)注和支持，包括朱光亞院士、顧誦芬院士、陳一堅(jiān)院士、教育部副部長吳啟迪教授等在內(nèi)的幾十位院士、專家和領(lǐng)導(dǎo)對大賽給予了極大關(guān)心并擔(dān)任比賽顧問。首屆大賽共有15 支隊(duì)伍報(bào)名參賽，其中5支參加旋翼組比賽，10支參加固定翼組比賽。
    中國空中機(jī)器人大賽提出的口號是“自主翱翔、放飛理想”，大力提倡“自主、創(chuàng)新、協(xié)作、超越”的精神。在開拓創(chuàng)新、勵志超越、公平競爭、協(xié)作進(jìn)取的大方向下，支持、鼓勵各種奇思妙想、發(fā)明創(chuàng)造，培養(yǎng)全國青少年對于航空航天和智能控制的興趣，促進(jìn)參賽隊(duì)伍技術(shù)水平的提高。

2 大賽檢驗(yàn)創(chuàng)新能力

    空中機(jī)器人是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，如果可靠性得以提高，它就是可以實(shí)用的無人機(jī)?？罩袡C(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造涉及到機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、控制、飛行動力學(xué)等多個學(xué)科，在具體的問題中，又涉及到飛行器的設(shè)計(jì)、制作，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電路板制作、傳感器應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信、圖像識別等多方面的知識。這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)要求所有隊(duì)員不僅自身要具備比較全面、扎實(shí)的專業(yè)知識，而且要善于與不同學(xué)科的隊(duì)友進(jìn)行合作，要有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。一般來說，每個參賽隊(duì)都將隊(duì)員分為幾個小
組，有負(fù)責(zé)系統(tǒng)決策、飛行控制、數(shù)據(jù)通信、圖像識別的等。舉例而言，獲得首屆大賽固定翼組冠軍的西安交通大學(xué)空中機(jī)器人隊(duì)分工很細(xì)，但每個小組在解決自己負(fù)責(zé)部分的任務(wù)和功能實(shí)現(xiàn)時，還會考慮整個系統(tǒng)互連的便捷和可靠性等，這就極大地鍛煉了他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。
    值得一提的是，榮獲首屆大賽固定翼組亞軍的北京航空航天大學(xué)“巡天”隊(duì)，由一名博士生帶領(lǐng)六名本科生完成。他們的飛行器從硬件到軟件，大部分都是自主開發(fā)完成的，并且實(shí)現(xiàn)了自主飛行，體現(xiàn)了較高的水準(zhǔn)。幾名本科同學(xué)利用假期和課余時間制作高水平參賽飛行器，不僅激發(fā)了他們刻苦學(xué)習(xí)的勁頭，促進(jìn)了書本知識的掌握，還極大地培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)精神和集體榮譽(yù)感，鍛煉了承受失敗和挫折的能力。
    參與比賽，對同學(xué)們的實(shí)踐創(chuàng)新能力是一種鍛煉，也是一次檢驗(yàn)的機(jī)會。中國空中機(jī)器人大賽的宗旨在于培養(yǎng)人才，也在于借此機(jī)會檢驗(yàn)各高校所培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

3 大賽推動實(shí)踐教育

    中國空中機(jī)器人大賽的舉辦為廣大教育工作者和學(xué)生提供了一個大平臺：一個展示、較量的大平臺；一個交流、協(xié)作的大平臺；一個提高學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)國家科研優(yōu)秀后備力量的大平臺。
    首屆大賽表明，通過比賽，可以激發(fā)同學(xué)們從事科研的興趣，培養(yǎng)同學(xué)們刻苦鉆研、實(shí)事求是、探索創(chuàng)新的精神，還有利于他們樹立為國家大事業(yè)獻(xiàn)身奮斗的志向。參加大賽的不少隊(duì)員，體會到了自己認(rèn)知和能力上的不足，明確了努力奮斗的方向，堅(jiān)定了從事科學(xué)研究的信念。在交流中有不少本科生和研究生希望進(jìn)一步深造，通過參加空中機(jī)器人大賽從各方面對自己進(jìn)行鍛煉，這正符合大賽培養(yǎng)一流拔尖人才的目標(biāo)。
    航空航天和自動化領(lǐng)域是關(guān)系到國家未來發(fā)展的重要領(lǐng)域，需要有一支專業(yè)知識拔尖、綜合素質(zhì)過硬的隊(duì)伍，因此培養(yǎng)高層次的拔尖專業(yè)人才，為國家輸送一批將來的學(xué)術(shù)帶頭人和專業(yè)骨干是高校和研究院所義不容辭的責(zé)任，也是歷史賦予
科技界和教育界的責(zé)無旁貸的重任。中國空中機(jī)器人大賽對于加強(qiáng)實(shí)踐教育、促進(jìn)多學(xué)科融合、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的推動非常明顯，其意義重大而深遠(yuǎn)。

4 大賽展望

    首屆中國空中機(jī)器人大賽只是一個起點(diǎn)，通過交流和競爭，代表各學(xué)校的參賽隊(duì)今后將在更高的水平上進(jìn)行切磋?？罩袡C(jī)器人大賽的舉辦給人們在加強(qiáng)實(shí)踐教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，探索新時期的人才培養(yǎng)模式方面帶來了一些啟示。
    (1) 空中機(jī)器人作為一個系統(tǒng)工程，融合了多學(xué)科的知識，輻射面廣、影響力大，對不同專業(yè)的學(xué)生都有積極的帶動作用，能夠充分激發(fā)起廣大同學(xué)的興趣和熱情，積極投身其中；
    (2) 空中機(jī)器人是一項(xiàng)科技含量高，對理論知識和實(shí)踐操作要求均較高的科技項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)和制造過程中，需要將多學(xué)科的理論知識與工程實(shí)踐緊密地結(jié)合起來，在鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的同時可以進(jìn)一步鞏固專業(yè)知識的掌握，能夠培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、持之以恒的科學(xué)精神，磨練學(xué)生的意志品質(zhì)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的綜合能力；
    (3) 空中機(jī)器人是航空航天科學(xué)與智能控制技術(shù)滲透交叉的新領(lǐng)域，對涉及到的多學(xué)科具有積極的推動作用；鼓勵學(xué)生投身其中，有利于培養(yǎng)學(xué)生開拓創(chuàng)新，積極進(jìn)取的精神；
    (4) 參加空中機(jī)器人大賽涉及多個學(xué)科，需要眾多成員，也需要較大的投入，從首屆大賽的結(jié)果來看，做好了組織工作、學(xué)校支持力度大的參賽隊(duì)能取得比較好的成績。
    中國空中機(jī)器人大賽將每年舉辦一屆，并逐步與國際接軌。今年將于8 月底在北京航空博物館舉行，組委會目前正在積極推動組織、規(guī)則等方面的完善。
    由于空中機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)，因此它必將受到各方關(guān)注，在多個領(lǐng)域?qū)@得應(yīng)用，如反恐偵察、森林防火、大壩檢測等民用領(lǐng)域。許多技術(shù)經(jīng)過改進(jìn)，更是可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域，并且將極大地促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的國產(chǎn)化、低成本化，舉例如飛行控制系統(tǒng)、慣性組件等。這些產(chǎn)品在之前較為依賴進(jìn)口產(chǎn)品，高校研究人員和學(xué)生們利用空中機(jī)器人這一平臺，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探索和實(shí)踐，可以為技術(shù)應(yīng)用做好前期準(zhǔn)備。人們有充分的理由相信，這一賽事將對我國航空航天科技發(fā)展產(chǎn)生一定的推動作用，為實(shí)踐創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用做好準(zhǔn)備工作！