中國空中機器人大賽發(fā)展之意義

空中機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、旋翼無人機、無人飛艇等。

1 大賽背景及介紹

    國際空中機器人大賽自20 世紀90 年代初開始，迄今已有近15 年的歷史，其科技含量和技術水準已經達到很高的水平，參賽空中機器人已能完成自主飛行、目標識別、處理、跟蹤、控制等相當復雜的任務。該賽事培養(yǎng)了一大批富有創(chuàng)新精神、動手能力強的高素質人才，從某種意義上講推動了西方發(fā)達國家的無人機技術研究。
    遺憾的是，雖然國際空中機器人技術發(fā)展迅猛，國內卻始終沒有隊伍參加國際空中機器人大賽，空中機器人研制水平也遠遠落后于國際水平?；谶@種現實，中國自動化學會機器人競賽工作委員會和科技部高技術研究發(fā)展中心決定舉辦中國空中機器人大賽（Aerial Robotics Competition of China，簡稱ARCC），以推動中國空中機器人技術的發(fā)展。大賽涉及機械、電子、計算機、自動化、空氣動力學等多個學科，技術上的創(chuàng)新性、前瞻性、多學科綜合性和極大的潛在實用性使之成為眾多科技活動中極具挑戰(zhàn)性的一項賽事，吸引了許多高校和科研院所的關注。
    首屆中國空中機器人大賽于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器人技術持續(xù)良性發(fā)展的開始。大賽宗旨在于通過比賽提高國內航空航天和智能控制等學科科技活動的水平，促進交流，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、空軍工程大學、西北工業(yè)大學聯合承辦，并得到了國家863計劃機器人主題專家組、中國自動化學會智能自動化專業(yè)委員會、IEEE控制系統學會北京分會等的大力支持。大賽得到了社會各界的廣泛關注和支持，包括朱光亞院士、顧誦芬院士、陳一堅院士、教育部副部長吳啟迪教授等在內的幾十位院士、專家和領導對大賽給予了極大關心并擔任比賽顧問。首屆大賽共有15 支隊伍報名參賽，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、協作、超越”的精神。在開拓創(chuàng)新、勵志超越、公平競爭、協作進取的大方向下，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，促進參賽隊伍技術水平的提高。

2 大賽檢驗創(chuàng)新能力

    空中機器人是一項系統工程，如果可靠性得以提高，它就是可以實用的無人機?？罩袡C器人的設計與制造涉及到機械、電子、計算機、控制、飛行動力學等多個學科，在具體的問題中，又涉及到飛行器的設計、制作，控制系統的設計、電路板制作、傳感器應用，數據通信、圖像識別等多方面的知識。這樣一個復雜的系統要求所有隊員不僅自身要具備比較全面、扎實的專業(yè)知識，而且要善于與不同學科的隊友進行合作，要有團隊協作精神。一般來說，每個參賽隊都將隊員分為幾個小
組，有負責系統決策、飛行控制、數據通信、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空中機器人隊分工很細，但每個小組在解決自己負責部分的任務和功能實現時，還會考慮整個系統互連的便捷和可靠性等，這就極大地鍛煉了他們的團結協作能力。
    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“巡天”隊，由一名博士生帶領六名本科生完成。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，并且實現了自主飛行，體現了較高的水準。幾名本科同學利用假期和課余時間制作高水平參賽飛行器，不僅激發(fā)了他們刻苦學習的勁頭，促進了書本知識的掌握，還極大地培養(yǎng)了他們的團隊精神和集體榮譽感，鍛煉了承受失敗和挫折的能力。
    參與比賽，對同學們的實踐創(chuàng)新能力是一種鍛煉，也是一次檢驗的機會。中國空中機器人大賽的宗旨在于培養(yǎng)人才，也在于借此機會檢驗各高校所培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

3 大賽推動實踐教育

    中國空中機器人大賽的舉辦為廣大教育工作者和學生提供了一個大平臺：一個展示、較量的大平臺；一個交流、協作的大平臺；一個提高學生實踐能力，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)同學們從事科研的興趣，培養(yǎng)同學們刻苦鉆研、實事求是、探索創(chuàng)新的精神，還有利于他們樹立為國家大事業(yè)獻身奮斗的志向。參加大賽的不少隊員，體會到了自己認知和能力上的不足，明確了努力奮斗的方向，堅定了從事科學研究的信念。在交流中有不少本科生和研究生希望進一步深造，通過參加空中機器人大賽從各方面對自己進行鍛煉，這正符合大賽培養(yǎng)一流拔尖人才的目標。
    航空航天和自動化領域是關系到國家未來發(fā)展的重要領域，需要有一支專業(yè)知識拔尖、綜合素質過硬的隊伍，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術帶頭人和專業(yè)骨干是高校和研究院所義不容辭的責任，也是歷史賦予
科技界和教育界的責無旁貸的重任。中國空中機器人大賽對于加強實踐教育、促進多學科融合、培養(yǎng)高素質人才的推動非常明顯，其意義重大而深遠。

4 大賽展望

    首屆中國空中機器人大賽只是一個起點，通過交流和競爭，代表各學校的參賽隊今后將在更高的水平上進行切磋?？罩袡C器人大賽的舉辦給人們在加強實踐教育、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) 空中機器人作為一個系統工程，融合了多學科的知識，輻射面廣、影響力大，對不同專業(yè)的學生都有積極的帶動作用，能夠充分激發(fā)起廣大同學的興趣和熱情，積極投身其中；
    (2) 空中機器人是一項科技含量高，對理論知識和實踐操作要求均較高的科技項目。在設計和制造過程中，需要將多學科的理論知識與工程實踐緊密地結合起來，在鍛煉學生工程實踐能力的同時可以進一步鞏固專業(yè)知識的掌握，能夠培養(yǎng)學生刻苦鉆研、持之以恒的科學精神，磨練學生的意志品質，增強團隊協作精神，提高學生的綜合能力；
    (3) 空中機器人是航空航天科學與智能控制技術滲透交叉的新領域，對涉及到的多學科具有積極的推動作用；鼓勵學生投身其中，有利于培養(yǎng)學生開拓創(chuàng)新，積極進取的精神；
    (4) 參加空中機器人大賽涉及多個學科，需要眾多成員，也需要較大的投入，從首屆大賽的結果來看，做好了組織工作、學校支持力度大的參賽隊能取得比較好的成績。
    中國空中機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。
    由于空中機器人的技術特點，因此它必將受到各方關注，在多個領域將獲得應用，如反恐偵察、森林防火、大壩檢測等民用領域。許多技術經過改進，更是可以應用于多個領域，并且將極大地促進相關產品的國產化、低成本化，舉例如飛行控制系統、慣性組件等。這些產品在之前較為依賴進口產品，高校研究人員和學生們利用空中機器人這一平臺，對相關技術進行探索和實踐，可以為技術應用做好前期準備。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)展產生一定的推動作用，為實踐創(chuàng)新技術的應用做好準備工作！