無人機變身空中機器人

   zhinengchengdudetigao，rangwurenjiriyixiangkongzhongjiqirenfazhan。jiqirenzaikongzhongjiyaokongzhizijidezitaihexingdong
，youyaowanchengyuxianzhidingderenwu
，zheyiqieshixianqilaibingburongyi。

　　無(wu)人(ren)機(ji)家(jia)族(zu)是(shi)飛(fei)機(ji)裏(li)最(zui)為(wei)神(shen)秘(mi)的(de)一(yi)支(zhi)，人(ren)們(men)幾(ji)乎(hu)總(zong)是(shi)要(yao)等(deng)到(dao)原(yuan)型(xing)機(ji)發(fa)布(bu)後(hou)才(cai)能(neng)一(yi)窺(kui)它(ta)的(de)外(wai)觀(guan)，再(zai)到(dao)正(zheng)式(shi)部(bu)署(shu)軍(jun)隊(dui)若(ruo)幹(gan)年(nian)後(hou)，各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)和(he)技(ji)術(shu)秘(mi)密(mi)才(cai)會(hui)逐(zhu)漸(jian)浮(fu)出(chu)水(shui)麵(mian)。然(ran)而(er)一(yi)項(xiang)大(da)賽(sai)卻(que)將(jiang)它(ta)推(tui)向(xiang)了(le)公(gong)眾(zhong)視(shi)野(ye)
，雖(sui)然(ran)體(ti)積(ji)小(xiao)重(zhong)量(liang)輕(qing)
，而(er)且(qie)長(chang)相(xiang)各(ge)異(yi)，卻(que)代(dai)表(biao)了(le)世(shi)界(jie)上(shang)該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)最(zui)前(qian)沿(yan)。正(zheng)是(shi)通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)賽(sai)事(shi)，無(wu)人(ren)機(ji)被(bei)賦(fu)予(yu)了(le)一(yi)個(ge)新(xin)名(ming)字(zi)：空中機器人。

　　無人飛機，還是會飛的機器人？

　　11 月9 日落幕的珠海國際航展上，包括“暗劍”、“戰鷹”在內的數十款中國產無人機模型集體亮相，令不少軍事愛好者和媒體記者們“激動不已”。不過，這些無人機多數還隻是概念模型，有的還在試驗階段
，不少更被指為“山寨版”。

　　所謂“無人機”，乍聽上去似乎和機器人完全是兩碼事——伸展的機翼
、碩大的機體
、裝有各種複雜儀表的駕駛艙⋯⋯自(zi)萊(lai)特(te)兄(xiong)弟(di)以(yi)後(hou)，飛(fei)機(ji)在(zai)人(ren)們(men)眼(yan)中(zhong)似(si)乎(hu)已(yi)形(xing)成(cheng)一(yi)種(zhong)刻(ke)板(ban)的(de)印(yin)象(xiang)。機(ji)器(qi)人(ren)的(de)模(mo)仿(fang)對(dui)象(xiang)是(shi)人(ren)，而(er)飛(fei)機(ji)的(de)模(mo)仿(fang)對(dui)象(xiang)卻(que)是(shi)鳥(niao)
，怎(zen)麼(me)會(hui)是(shi)一(yi)回(hui)事(shi)呢(ne)
？然(ran)而(er)，今(jin)天(tian)“空中機器人”的概念已超越了這樣的思維定勢。

　　美國佐治亞理工學院的教授羅伯特 米切爾森(Robert Michelson)是“空中機器人”概念的發明者，他認為，無人機本質上是各種能在空中自主飛行的飛行器，它本身就是一種特殊的機器人——和地麵“機器人”相比，它會飛，卻不具人形；而與無人“飛機”相比，它又像“機器人”一樣
，有自己的眼和腦，能自己控製自己的行動。

　　日本雅馬哈RMAX 小型直升機也許是世界上最先進的航模。2008 年9 月，佐治亞理工學院就是靠它改裝而成的GTAR 無人機
，贏得了一項等待了整整7 年的獎金。按照規則， 無人機必須自己飛行到3000 米外的區域，找到地麵上的一座房屋

，確定房屋的門窗位置後，想辦法拍攝到房屋內部的照片，並將照片發回地麵站。

　　拋棄無人機背後的遙控器
，這小小的要求看似簡單，卻隱含了一個巨大的跨越：智能。讓飛機具有智能，不僅意味著它能自己實現起飛、飛行和降落
，還意味著它能拋開人的任何控製
，獨立在空中完成掉頭
、懸停、renluyijizhixinggezhongjidongrenwu。chuyujingsaiguizejikexingxingdekaolv，cansaituanduizuijingchangshiyongdekongzhongjiqirenpingtairengshigezhonghangmofeiji，zhishiyaojiangyaokongshebeixiexia
，geifeijizhongxinzhuangshangfuzadekongzhixitongjigezhongganyingqi：一台GPS 定位係統、一台自動攝像機、幾根天線、密布著的傳感器、以及用來調整姿態的慣性測量單元等，還需要給它的機載計算機裏輸入一些預先編好的程序。這無異於給一架飛機的軀殼裝上“眼睛”和“耳朵”，並實施“換腦”手術
，還要讓它們很好地和“身體”與“翅膀”協調工作。

　　艱難的超越

　　2008 年11 月，在清華大學的無人機實驗室裏，博士生王冠林所在的團隊也在緊張地準備著一場比賽。12 月初，中國自己的空中機器人競賽就要在中山舉行。王冠林既是清華參賽隊裏的大師兄，也是整個空中機器人項目的規則設計者之一。

　　“我們和國外的差距至少在10 年以上。”王冠林介紹說
，國內的比賽還沒有完全擺脫遙控器。今年這已經是無人程度最高的一次——飛行階段完全實現自主，但起飛和降落時還需要有人工指令的介入。而在國外

，佐治亞理工隊早在1992 年就已經實現了這種程度的智能化。

　　為確保飛行階段不能有人工介入，這一年的飛行距離被強製擴大了。飛機起飛後，需穿越一段視距直線長度達3000 米的無人地帶
，可能是草地、荒野、農(nong)田(tian)或(huo)者(zhe)水(shui)麵(mian)
，除(chu)了(le)區(qu)域(yu)邊(bian)界(jie)上(shang)有(you)裁(cai)判(pan)員(yuan)觀(guan)察(cha)飛(fei)機(ji)是(shi)否(fou)出(chu)界(jie)以(yi)外(wai)，任(ren)何(he)參(can)賽(sai)人(ren)員(yuan)均(jun)不(bu)允(yun)許(xu)靠(kao)近(jin)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)
，在(zai)飛(fei)離(li)視(shi)線(xian)範(fan)圍(wei)後(hou)隻(zhi)能(neng)由(you)飛(fei)機(ji)自(zi)己(ji)來(lai)完(wan)成(cheng)飛(fei)行(xing)任(ren)務(wu)，直(zhi)到(dao)搜(sou)救(jiu)階(jie)段(duan)開(kai)始(shi)。

　　在國內比賽史上，這還是第一次超視距的飛行任務。11 月初，他們從甘肅訂購的機體已經到達

，其他諸如GPS
、攝she像xiang機ji以yi及ji各ge種zhong傳chuan感gan器qi也ye將jiang在zai陸lu續xu抵di達da後hou，按an照zhao他ta們men的de控kong製zhi係xi統tong設she計ji，被bei裝zhuang配pei到dao機ji體ti上shang去qu

，並bing將jiang預yu先xian編bian製zhi好hao的de程cheng序xu指zhi令ling輸shu入ru機ji載zai計ji算suan機ji。

　　中山市火炬國際會展中心，裏麵的一處寬闊的停車場現在已經是一片雜草坪。這裏將被用來作為本屆空中機器人組比賽的主場地，3000 米外的另一處場地將作為搜救區域。屆時
，地麵上將用醒目的紅色劃上一個2×2 米的“十”字，周圍還將散落著5 個塑料人“傷員”
，他們的某些肢體還會不停揮動以模仿呼救者。

　　救援是此次比賽的關鍵任務。自主飛行無人機進入搜救區域後需要尋找到這些“傷員”，確定其經緯度坐標，然後向艙外伸出攝像機俯視拍照
，並將照片傳回地麵站。接著

，飛機需要發現地麵的紅“十”字標識，在半徑5 米的圓形區域內投放“救援物資”——一個30 克重的橙色長方形紙盒。所有這些工作完成後

，才可以掉轉頭返回並著陸。

　　真正能飛的機器人

　　汶川大地震發生後，由中國兵器工業集團研製的一種名為“華鷹”號的救援無人機亮相，它重20千克
，長約2 米，翼展2.6 米(mi)的(de)身(shen)體(ti)盤(pan)旋(xuan)在(zai)災(zai)區(qu)上(shang)空(kong)
，通(tong)過(guo)機(ji)上(shang)裝(zhuang)載(zai)的(de)自(zi)動(dong)攝(she)像(xiang)機(ji)
，為(wei)地(di)麵(mian)救(jiu)援(yuan)人(ren)員(yuan)及(ji)時(shi)傳(chuan)送(song)回(hui)了(le)大(da)量(liang)清(qing)晰(xi)的(de)災(zai)情(qing)照(zhao)片(pian)。它(ta)起(qi)飛(fei)後(hou)會(hui)先(xian)盤(pan)旋(xuan)一(yi)圈(quan)，這(zhe)是(shi)為(wei)了(le)檢(jian)驗(yan)飛(fei)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，然(ran)後(hou)按(an)照(zhao)預(yu)先(xian)設(she)定(ding)的(de)航(hang)線(xian)，自(zi)動(dong)飛(fei)往(wang)預(yu)定(ding)目(mu)標(biao)執(zhi)行(xing)任(ren)務(wu)。如(ru)果(guo)周(zhou)圍(wei)沒(mei)有(you)突(tu)出(chu)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)，它(ta)需(xu)要(yao)一(yi)條(tiao)100 米長的跑道就可以實現自主起降。如果采用遙控

，跑道隻需要20 米。

　　“華鷹”號(hao)是(shi)一(yi)架(jia)固(gu)定(ding)翼(yi)無(wu)人(ren)機(ji)，它(ta)依(yi)靠(kao)氣(qi)流(liu)和(he)固(gu)定(ding)的(de)雙(shuang)翅(chi)飛(fei)行(xing)，不(bu)像(xiang)螺(luo)旋(xuan)機(ji)那(na)樣(yang)可(ke)以(yi)依(yi)靠(kao)頭(tou)頂(ding)產(chan)生(sheng)的(de)升(sheng)力(li)懸(xuan)停(ting)在(zai)空(kong)中(zhong)

，由(you)於(yu)機(ji)動(dong)性(xing)不(bu)夠(gou)，在(zai)低(di)飛(fei)過(guo)程(cheng)中(zhong)拍(pai)出(chu)來(lai)的(de)照(zhao)片(pian)清(qing)晰(xi)度(du)也(ye)有(you)限(xian)。空(kong)中(zhong)機(ji)器(qi)人(ren)比(bi)賽(sai)也(ye)因(yin)此(ci)特(te)別(bie)設(she)置(zhi)了(le)兩(liang)個(ge)組(zu)

，將(jiang)固(gu)定(ding)翼(yi)組(zu)和(he)旋(xuan)翼(yi)組(zu)分(fen)開(kai)進(jin)行(xing)

，這(zhe)也(ye)是(shi)國(guo)際(ji)上(shang)的(de)慣(guan)例(li)。然(ran)而(er)旋(xuan)翼(yi)無(wu)人(ren)機(ji)雖(sui)然(ran)機(ji)動(dong)性(xing)更(geng)強(qiang)
，穩(wen)定(ding)性(xing)也(ye)更(geng)難(nan)以(yi)控(kong)製(zhi)，因(yin)此(ci)實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)也(ye)要(yao)困(kun)難(nan)得(de)多(duo)。“在空中穩定懸停就是一個難題。”王冠林介紹說。

　　目前固定翼無人機主要用於執行速度較快、judijiaogaoderenwu。tayidanxiedaishangwuqi
，jiukeyishixingkongzhongdaji。ranerduiyuzhengjiurenmingzheyangderenwu，taquewangchenmoji。zheyezhengshimuqianwulunguojihaishiguonei
，xuanyiwurenjisuirangengjunandu，quegengxiyinrentiaozhandeyuanyinzhiyi。

　　南nan京jing航hang空kong航hang天tian大da學xue副fu校xiao長chang梁liang德de旺wang認ren為wei，從cong整zheng個ge以yi戰zhan鬥dou機ji為wei代dai表biao的de軍jun用yong飛fei機ji發fa展zhan史shi來lai看kan，在zai過guo去qu是shi以yi活huo塞sai式shi發fa動dong機ji為wei動dong力li的de亞ya聲sheng速su飛fei行xing時shi代dai，當dang前qian是shi以yi噴pen氣qi式shi發fa動dong機ji為wei動dong力li的de超chao音yin速su時shi代dai，未wei來lai則ze將jiang是shi無wu人ren戰zhan鬥dou機ji，或huo者zhe說shuo是shi無wu人ren機ji的de時shi代dai。

　　從(cong)以(yi)消(xiao)滅(mie)生(sheng)命(ming)為(wei)主(zhu)題(ti)，到(dao)以(yi)搶(qiang)救(jiu)生(sheng)命(ming)為(wei)主(zhu)題(ti)
，預(yu)示(shi)了(le)軍(jun)用(yong)無(wu)人(ren)機(ji)和(he)民(min)用(yong)無(wu)人(ren)機(ji)在(zai)應(ying)用(yong)上(shang)融(rong)合(he)的(de)趨(qu)勢(shi)。而(er)從(cong)戰(zhan)鬥(dou)型(xing)無(wu)人(ren)機(ji)到(dao)救(jiu)援(yuan)型(xing)空(kong)中(zhong)機(ji)器(qi)人(ren)，各(ge)自(zi)並(bing)行(xing)不(bu)悖(bei)的(de)兩(liang)條(tiao)脈(mai)絡(luo)為(wei)這(zhe)一(yi)趨(qu)勢(shi)的(de)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)了(le)可(ke)能(neng)。就(jiu)在(zai)不(bu)久(jiu)前(qian)，美(mei)國(guo)宇(yu)航(hang)局(ju)也(ye)宣(xuan)布(bu)成(cheng)立(li)了(le)無(wu)人(ren)機(ji)研(yan)發(fa)中(zhong)心(xin)，試(shi)圖(tu)以(yi)空(kong)間(jian)機(ji)器(qi)人(ren)替(ti)代(dai)帶(dai)輪(lun)子(zi)的(de)月(yue)球(qiu)車(che)。看(kan)來(lai)
，無(wu)人(ren)機(ji)作(zuo)為(wei)飛(fei)機(ji)的(de)曆(li)史(shi)已(yi)經(jing)行(xing)將(jiang)結(jie)束(shu)，隨(sui)著(zhe)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)
，下(xia)一(yi)代(dai)的(de)無(wu)人(ren)機(ji)將(jiang)成(cheng)為(wei)真(zhen)正(zheng)的(de)能(neng)飛(fei)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)。