“场地上的羊在狼群的驱赶下四散奔跑,牧羊犬则需躲过狼的追击,将羊赶回羊圈”,这是裁判对国际空中机器人大赛的赛况解说词。9月23日,由中国航空学会、北京航空航天大学主办的2016国际空中机器人大赛(亚太赛区)在北京航空航天大学体育馆开赛,来自亚太地区的国内外10余支高校队伍参与角逐。
空中机器人第七代任务简介
第七代任务于2014年启动,名为“空中牧羊犬行动”,要求空中机器人在10分钟内完全依靠自身的导航与控制技术,围堵和控制地面移动物体到比赛场地的指定区域。参赛队在独自完成“空中牧羊”任务7A后,可与其他空中机器人通场博弈,展开激烈的7B任务——“抢羊行动”。遗憾的是,本届大赛的参赛队未能完成7A任务。
第七代A任务详解
在无室内GPS的区域划定一个边长20米的正方形区域,正方形的一边为绿色,相对的另一边为红色,其他为白色。在白边的中点连接一条白线作为场地中心线。这也是“狼”追击“羊”的场地。
10个iRobot Create®可编程地面目标机器人(羊)在场地中心线附近围成一个圈。也就是说,它们将朝场地的各个方向运动。空中机器人(牧羊犬)可从场地两侧的任一白边起飞。
每轮比赛开始后,地面目标机器人首先向场地周边运动。当发生碰撞或连续移动20秒后,目标机器人将改变运动方向。目标机器人一旦移动到赛场边缘将被永久移除。
每个地面目标机器人的顶部都有一个磁传感器。当空中机器人与目标机器人顶部足够接近,并“触碰了顶部”,目标机器人将以45°(顺时针)改变运动方向。
自主空中机器人的任务是通过改变目标机器人的运动方向,尽量多地将目标赶往场地的绿边。每一次下降触碰,将使目标顺时针旋转45°。在一个目标前方降落并与其碰撞一次后,目标机器人将向相反的方向运动。目标机器人相互碰撞也可导致180°转向。
除了需要被赶往边界的10个地面目标机器人外,还有4个上部带有柱状物(高度最多2米)、在场地内随机移动的地面障碍机器人(狼)。
可以看出,第七代任务非常复杂,自主空中机器人必须先分析地面目标机器人的不同运动方向,并引导其不断转向直至来到场地绿边。期间空中机器人只能在场地内运动,其飞行高度不能超出地面3米,只允许短暂地超出边界约2米(最多5秒钟)。在这样的情况下,空中机器人还须识别和躲避障碍机器人。
在赛场上,有些空中机器人的策略是在赛场边界附近搜寻“羊”,并伺机将其引导至场地绿边。结果只是在场地定点悬停了10分钟,一无所获。
有些空中机器人则按网格搜寻“羊”,但因“羊”一直随机移动,往往与“羊”擦身而过。
有些空中机器人搜寻“羊”的能力非常强,可惜每次降落驱赶“羊”的位置有偏差,无法完成碰撞并让“羊”180°转向。
在正式赛结束后,好几支队伍申请了表演赛环节——遥控操纵空中机器人完成任务。切换为人工操纵后,空中机器人均能很快地完成预定任务。可见自主飞行并不等同于空中机器人可以智能完成规定任务。
国际空中机器人大赛由美国无人机协会资助,自1991年开始每年举办一次。据悉,第六代任务在进行到第四年(2013年)时才由清华大学代表队攻克。第七代任务奖金将花落谁家,让我们拭目以待。