無人機變身空中機器人

   智zhi能neng程cheng度du的de提ti高gao，讓rang無wu人ren機ji日ri益yi向xiang空kong中zhong機ji器qi人ren發fa展zhan。機ji器qi人ren在zai空kong中zhong既ji要yao控kong製zhi自zi己ji的de姿zi態tai和he行xing動dong，又you要yao完wan成cheng預yu先xian指zhi定ding的de任ren務wu，這zhe一yi切qie實shi現xian起qi來lai並bing不bu容rong易yi。

　　wurenjijiazushifeijilizuiweishenmideyizhi

，renmenjihuzongshiyaodengdaoyuanxingjifabuhoucainengyikuitadewaiguan，zaidaozhengshibushujunduiruogannianhou，gexiangxingnengzhibiaohejishumimicaihuizhujianfuchushuimian。raneryixiangdasaiquejiangtatuixianglegongzhongshiye，suirantijixiaozhongliangqing
，erqiechangxianggeyi，quedaibiaoleshijieshanggaixiangjishudezuiqianyan。zhengshitongguozhegesaishi
，wurenjibeifuyuleyigexinmingzi：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、認(ren)路(lu)以(yi)及(ji)執(zhi)行(xing)各(ge)種(zhong)機(ji)動(dong)任(ren)務(wu)。出(chu)於(yu)競(jing)賽(sai)規(gui)則(ze)及(ji)可(ke)行(xing)性(xing)的(de)考(kao)慮(lv)，參(can)賽(sai)團(tuan)隊(dui)最(zui)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)的(de)空(kong)中(zhong)機(ji)器(qi)人(ren)平(ping)台(tai)仍(reng)是(shi)各(ge)種(zhong)航(hang)模(mo)飛(fei)機(ji)
，隻(zhi)是(shi)要(yao)將(jiang)遙(yao)控(kong)設(she)備(bei)卸(xie)下(xia)，給(gei)飛(fei)機(ji)重(zhong)新(xin)裝(zhuang)上(shang)複(fu)雜(za)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)及(ji)各(ge)種(zhong)感(gan)應(ying)器(qi)：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tiao100 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)。