2013國際空中機(jī)器人大賽（亞太賽區(qū)）在清華大學(xué)舉行
清華代表隊(duì)率先完成第六代任務(wù) 獲“最佳任務(wù)完成獎(jiǎng)”
清華新聞網(wǎng)8月5日電（記者 程曦）8月2日~4日，2013國際空中機(jī)器人大賽（亞太賽區(qū)）在清華舉行,。清華大學(xué)THRONE代表隊(duì)的空中機(jī)器人表現(xiàn)“搶眼”，率先完成自2010年以來尚未有參賽隊(duì)挑戰(zhàn)成功的第六代任務(wù),，榮獲此次比賽亞太賽區(qū)的“最佳任務(wù)完成獎(jiǎng)”,。
國際空中機(jī)器人大賽（International Aerial Robotics Competition，IARC）始創(chuàng)于1991年,，由著名機(jī)器人學(xué)家,、佐治亞理工學(xué)院教授Robert C. Michelson發(fā)起，由國際無人系統(tǒng)協(xié)會(huì)（Association for Unmanned Vehicle Systems International,，AUVSI）舉辦并贊助,。2012年，該項(xiàng)賽事首次在中國設(shè)立亞太賽區(qū),，與美國賽區(qū)賽程一致,，依據(jù)共同規(guī)則進(jìn)行評(píng)分,，最終產(chǎn)生獲獎(jiǎng)隊(duì)伍。
2013年,，共有12支代表隊(duì)參加了國際空中機(jī)器人大賽（亞太賽區(qū)）第二屆比賽的角逐,。其中既有清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué),、南京航空航天大學(xué),、浙江大學(xué)、廈門大學(xué),、西北工業(yè)大學(xué),、哈爾濱工程大學(xué)、中國民航大學(xué),、東北大學(xué),、海軍航空工程學(xué)院等國內(nèi)名校，也首次吸引到兩所國外大學(xué)——卡塔爾大學(xué)和印度斯坦理工大學(xué)的隊(duì)伍參賽,。
比賽包括室內(nèi)研討,、技術(shù)答辯、靜態(tài)評(píng)判,、現(xiàn)場比賽等環(huán)節(jié),，三天時(shí)間里，各參賽隊(duì)進(jìn)行了飛行器設(shè)計(jì),、精確導(dǎo)航,、自主控制等方面的精彩展示。
圖為清華大學(xué)代表隊(duì)隊(duì)員在為無人機(jī)起飛做準(zhǔn)備,。譚樹龍 攝
國際空中機(jī)器人大賽最突出的特點(diǎn)是需要空中機(jī)器人自主完成任務(wù),，具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性和趣味性，目前已經(jīng)歷了六代任務(wù),。自2010年開始的第六代任務(wù)設(shè)置了一個(gè)“反恐”場景：一份擬破壞全球安全的機(jī)密計(jì)劃書藏匿于位于某偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)的一個(gè)安全機(jī)構(gòu)中,，潛伏特工已經(jīng)偵測到該機(jī)構(gòu)有一個(gè)安全缺口，計(jì)劃用一架小型自主飛行器潛入該機(jī)構(gòu)核心部位,，竊取相關(guān)機(jī)密信息,，阻止恐怖分子的破壞行動(dòng)。要想順利完成任務(wù),，參賽隊(duì)的小型自主飛行器必須在10分鐘內(nèi)完成秘密潛入,、搜索房間、尋找并調(diào)換U盤以及秘密撤退的全過程,，難度非常大,。
圖為清華大學(xué)代表隊(duì)的無人機(jī)攜帶U盤成功逃離窗口的瞬間。譚樹龍 攝
清華大學(xué)THRONE代表隊(duì)的空中機(jī)器人在這次比賽中展現(xiàn)出“強(qiáng)大實(shí)力”,。8月3日下午,，比賽剛剛進(jìn)入到第2輪,，當(dāng)不少參賽隊(duì)還在努力嘗試控制飛行器姿態(tài)、躲過障礙物和警報(bào)進(jìn)入房間時(shí),，清華代表隊(duì)的空中機(jī)器人就直接通過自主飛行順利“潛入”,。在走廊與房間中自如轉(zhuǎn)向、穿行,，迅速識(shí)別到目標(biāo)房間,，進(jìn)入后鎖定放置U盤的桌子，下降,，精確地抓住U盤并調(diào)換以假U盤,，順利飛出，盤旋落地,。成功了,！現(xiàn)場一片沸騰。這是4年來兩個(gè)賽區(qū)中第一支完成任務(wù)的隊(duì)伍,！
圖為現(xiàn)場大屏幕顯示清華大學(xué)代表隊(duì)的無人機(jī)在大賽第二輪比賽中成功潛入目標(biāo)房間并順利抓取U盤的情景,。譚樹龍 攝
在8月4日下午的最后一輪比賽中，任務(wù)難度進(jìn)一步加大,，U盤被放置在一個(gè)套間的里間中,，這是難度最大的一個(gè)場景。勇于嘗試的清華代表隊(duì)這次更換了一個(gè)搜索效率更高的新策略,，幾番艱難的尋覓后,，他們再次成功抓取并更換了U盤。雖然最后由于超時(shí)和能源耗盡未能再次完成任務(wù),，但他們的精彩表現(xiàn)依然贏得在場專家,、觀眾和兄弟院校代表隊(duì)的熱烈掌聲。
圖為清華大學(xué)代表隊(duì)隊(duì)員慶祝成功的熱烈場面,。譚樹龍 攝
國際無人系統(tǒng)協(xié)會(huì)基金會(huì)執(zhí)行主任Daryl Davidson第一時(shí)間表達(dá)了對(duì)清華代表隊(duì)的祝賀,。他表示，清華的隊(duì)員們一次又一次做到了賽前大家認(rèn)為可能無法完成的事,，這是非凡的成績,，給人留下了極為深刻的印象。
清華代表隊(duì)最終以優(yōu)異表現(xiàn)獲得了此次比賽亞太賽區(qū)的“最佳任務(wù)完成獎(jiǎng)”（Best Mission Completion Award）和“最佳靜態(tài)展示獎(jiǎng)”（Best Static Judging Presentation Award）,。由于今年美國賽區(qū)的比賽將于稍晚些時(shí)候的8月5日~8月8日舉行,，最終的大獎(jiǎng)歸屬還要等待美國賽區(qū)參賽隊(duì)的表現(xiàn),。
圖為在主樓前區(qū)的空中機(jī)器人精彩表演,。石加?xùn)| 攝
2013國際空中機(jī)器人大賽(亞太賽區(qū))由中國航空學(xué)會(huì)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制分會(huì)和飛行器控制一體化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主辦,，清華大學(xué)和中航工業(yè)西安飛行自動(dòng)控制研究所承辦,，中國航空學(xué)會(huì),、北京航空航天大學(xué)、中航工業(yè)沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所,、中航工業(yè)西安航空計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所協(xié)辦,。
圖為在主樓前區(qū)的空中機(jī)器人精彩表演。石加?xùn)| 攝
國際無人系統(tǒng)協(xié)會(huì)基金會(huì)執(zhí)行主任Daryl Davidson,，中國航空學(xué)會(huì)理事長劉高倬,，中國航空學(xué)會(huì)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制分會(huì)名譽(yù)主任委員,、中航工業(yè)西安飛行自動(dòng)控制研究所副總設(shè)計(jì)師張汝麟等出席了比賽開幕式,。清華大學(xué)黨委副書記韓景陽在開幕式致辭中表示，國際空中機(jī)器人大賽兼顧技術(shù)難度和趣味性,，以問題驅(qū)動(dòng)的方式將前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí),，這種方式有助于培養(yǎng)青年學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力，這也正是未來科技人才所必需的能力,。
作為比賽東道主,，清華大學(xué)在推動(dòng)參賽高校交流和科學(xué)普及方面作出了不少努力。例如在賽前舉行飛行控制技術(shù)論壇,，邀請專家介紹本領(lǐng)域前沿動(dòng)態(tài),；將比賽的靜態(tài)展示環(huán)節(jié)拓展為公開交流展示的形式，同時(shí)引入編隊(duì)飛行表演,，吸引更多科學(xué)愛好者觀摩等,。首次參賽的印度斯坦理工大學(xué)隊(duì)長Muhammed Rizwan表示，能夠參與這樣的國際高水平賽事是一項(xiàng)榮譽(yù),，參賽的主要目的不是獲勝,，而是團(tuán)隊(duì)合作和分享。Rizwan特別感謝清華的組織者和志愿者給予他們無微不至的幫助和支持,，使他們在參賽的同時(shí)收獲了難忘的友誼,。
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國際空中機(jī)器人大賽歷次任務(wù)：
國際空中機(jī)器人大賽最突出的特點(diǎn)是需要空中機(jī)器人在無人干預(yù)下自主完成任務(wù)，具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性和趣味性,。目前已經(jīng)歷了六代任務(wù),。第一代任務(wù)要求空中機(jī)器人完全自主地將金屬圓盤從賽場一側(cè)移到另一側(cè)，1995年由美國斯坦福大學(xué)完成,。第二代任務(wù)模擬一個(gè)核生化廢棄物現(xiàn)場,，場內(nèi)凌亂擺放5個(gè)半埋的廢料桶，空中機(jī)器人需搜索該區(qū)域,，根據(jù)桶上的標(biāo)志識(shí)別桶內(nèi)物品,，并取回一個(gè)標(biāo)志，1997年由卡耐基梅隆大學(xué)完成。第三代任務(wù)要求空中機(jī)器人完全自主地飛到災(zāi)害現(xiàn)場,，從建筑廢墟中搜索生還者,，2000年由德國柏林理工大學(xué)完成。第四代任務(wù)構(gòu)思了3個(gè)極富故事性的場景——救援人質(zhì),、核電廠搶險(xiǎn),、古墓奪寶，為搶救珍貴資料,，派遣空中機(jī)器人運(yùn)送任務(wù)機(jī)器人進(jìn)入古墓,，拍攝掛毯內(nèi)容并傳回照片，2008年由幾個(gè)隊(duì)分別完成,。第五代任務(wù)延續(xù)上任務(wù)中的第二個(gè)場景,，一個(gè)自主控制的機(jī)器人接近一個(gè)尚未關(guān)閉的反應(yīng)堆，并派出一架小型自主子飛行器進(jìn)入反應(yīng)堆控制室,，拍下主控制儀表盤和開關(guān)的照片并傳送給遠(yuǎn)處的專家,，2009年由美國麻省理工學(xué)院完成。2010年起進(jìn)入第六代任務(wù),，背景是潛伏于某情報(bào)機(jī)構(gòu)的特工稱一份擬破壞全球安全的機(jī)密計(jì)劃書藏匿于位于某偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)的一個(gè)安全機(jī)構(gòu)中,，該特工已經(jīng)偵測到該機(jī)構(gòu)有一個(gè)安全缺口，計(jì)劃用一架小型自主飛行器潛入該機(jī)構(gòu)核心部位,，竊取相關(guān)機(jī)密信息,，阻止恐怖分子的破壞行動(dòng)。
清華大學(xué)THRONE代表隊(duì)介紹：
在清華自動(dòng)化系承擔(dān)的973項(xiàng)目和清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室（籌）重點(diǎn)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的支持下,，戴瓊海教授,、周東華教授、鐘宜生教授和張濤教授等領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開展無人機(jī)視覺導(dǎo)航研究,，取得了重要進(jìn)展,。
在戴瓊海教授的帶領(lǐng)下，THRONE代表隊(duì)成立于2012年5月,，隊(duì)長為自動(dòng)化系博士后李一鵬,。在2012年IARC比賽中，THRONE代表隊(duì)獲得亞太賽區(qū)“最佳系統(tǒng)控制獎(jiǎng)”,，其自主飛行能力在參賽的全球兩個(gè)賽區(qū)的21支隊(duì)伍中（13所國外大學(xué),、8所國內(nèi)大學(xué)）排名第四。
本屆比賽清華的參賽隊(duì)伍由來自自動(dòng)化系和錢學(xué)森力學(xué)班的15人組成,，包括博士后3人,、碩士生4人、本科生8人,。借鑒整個(gè)團(tuán)隊(duì)在視覺導(dǎo)航理論研究上的突出成果,，THRONE代表隊(duì)的無人機(jī)室內(nèi)自定位精度達(dá)到厘米級(jí)別，在未知環(huán)境探索和建模及控制方面均獲得了重要的技術(shù)突破。
本次參賽的THRONE四旋翼飛行器實(shí)現(xiàn)了未知室內(nèi)環(huán)境增量式實(shí)時(shí)建模（刷新率40赫茲,，精度5厘米）、高精度飛行器控制（控制精度3厘米）,、高效未知環(huán)境路徑規(guī)劃以及U盤抓取裝置設(shè)計(jì),。
編輯：襄樺
