无人机简史：国际空中机器人竞赛开启未来旅程

提及科技浪潮，AI（人工智能）和机器人是逃不过的。智能化的空中机器人，也就是与人工智能相结合的无人机系统，是人类对于这个技术体系的理想化期盼之一。不过，作为无人机技术的终极形态，与人类一样“有脑子”的空中机器人固然是一个非常有吸引力的对象（比“狗剩”还要聪明），但它并不是石头里突然蹦出来的孙猴子，而是在漫长的演进中有着丰富清晰的发展轨迹。国际空中机器人大赛（IARC）无疑就是这样一个窗口，它的存在让我们得以一窥未来，见证空中机器人的智力启蒙史。这项今天仍然鲜为人知的技术赛事始创于1991年，由美国佐治亚理工大学的罗伯特·迈克逊教授倡导，美国无人机系统协会（AUVSI）资助，每年举办一次。1991年，首届国际空中机器人大赛在佐治亚理工大学校园内举行，自此堪称持续最久的国际大学生机器人比赛拉开了帷幕。赛事至今已历经26年，完成了6代任务，均是从自动到自主控制逐步提高的智能高技术比赛任务。其根本目标是通过设置具有挑战性的、实用而有意义的比赛任务，推进空中机器人最先进技术的进步。目前，国际空中机器人大赛（IARC）已经实现了6代任务，正在对第7代任务实施突破，具体情况如下：

国际空中机器人大赛始创于1991年，由美国佐治亚理工大学的罗伯特教授倡导，美国无人机系统协会（AUVSI）资助，每年举办一次

国际空中机器人大赛始创于1991年，由美国佐治亚理工大学的罗伯特教授倡导，美国无人机系统协会（AUVSI）资助，每年举办一次

国际空中机器人大赛始创于1991年，由美国佐治亚理工大学的罗伯特教授倡导，美国无人机系统协会（AUVSI）资助，每年举办一次

大赛创始人美国佐治亚理工大学教授Robert Michelson（罗伯特·迈克逊）

大赛创始人美国佐治亚理工大学教授Robert Michelson（罗伯特·迈克逊）

第1代任务1（990—1995年）：空中机器人要完全自主地将赛场一侧的金属圆盘移动到场地的另一侧。该任务设定后，被众多专家认为是“不可能的任务”，然而，1993年佐治亚理工大学率先实现自主起飞和着陆。1995年，斯坦福大学成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年。其空中机器人使用了三合一GPS载波天线/接收机，验证了全自主飞行能力和不依赖惯性系统导航能力以及两点物体搬运能力。

第1代任务1（990—1995年）：空中机器人要完全自主地将赛场一侧的金属圆盘移动到场地的另一侧。该任务设定后，被众多专家认为是“不可能的任务”，然而，1993年佐治亚理工大学率先实现自主起飞和着陆。1995年，斯坦福大学成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年。其空中机器人使用了三合一GPS载波天线/接收机，验证了全自主飞行能力和不依赖惯性系统导航能力以及两点物体搬运能力。

大赛创始人美国佐治亚理工大学教授Robert Michelson（罗伯特·迈克逊）

第1代任务1（990—1995年）：空中机器人要完全自主地将赛场一侧的金属圆盘移动到场地的另一侧。该任务设定后，被众多专家认为是“不可能的任务”，然而，1993年佐治亚理工大学率先实现自主起飞和着陆。1995年，斯坦福大学成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年。其空中机器人使用了三合一GPS载波天线/接收机，验证了全自主飞行能力和不依赖惯性系统导航能力以及两点物体搬运能力。

1995年，斯坦福大学的空中机器人成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年

第2代任务（1996—1997年）：在一个模拟核生化废弃物现场内，凌乱摆放了一些半埋的废料桶，要求空中机器人搜索该区域，根据废料桶上的标志识别桶内物品，并取回桶上的标志。贴近实际的任务吸引了诸多院校参加，并加快了空中机器人的发展。1996年，麻省理工学院小组的空中机器人成功确定了全部5个废料桶的位置，并识别出其中2个桶的标志。1997年，卡耐基梅隆大学的空中机器人彻底完成了该任务，该空中机器人使用差分GPS导航技术，验证了自主空中测绘、毫米级目标识别和目标获取的能力。

第3代任务（1998—2000年）：要求空中机器人完全自主地飞到一个灾害现场，在数尺高的火焰、破裂水管的水柱、有毒烟雾和建筑废墟之间搜索幸存者。为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员。该次任务结合了定位和区分灾害中幸存者和死者的能力，在混乱、烟雾和昏暗环境中对各种威胁的规避能力（15米高的火焰、间歇的水柱、浓密的有毒烟雾），以及描绘灾害场景的能力。2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作，识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利。

1995年，斯坦福大学的空中机器人成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年

第2代任务（1996—1997年）：在一个模拟核生化废弃物现场内，凌乱摆放了一些半埋的废料桶，要求空中机器人搜索该区域，根据废料桶上的标志识别桶内物品，并取回桶上的标志。贴近实际的任务吸引了诸多院校参加，并加快了空中机器人的发展。1996年，麻省理工学院小组的空中机器人成功确定了全部5个废料桶的位置，并识别出其中2个桶的标志。1997年，卡耐基梅隆大学的空中机器人彻底完成了该任务，该空中机器人使用差分GPS导航技术，验证了自主空中测绘、毫米级目标识别和目标获取的能力。

第3代任务（1998—2000年）：要求空中机器人完全自主地飞到一个灾害现场，在数尺高的火焰、破裂水管的水柱、有毒烟雾和建筑废墟之间搜索幸存者。为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员。该次任务结合了定位和区分灾害中幸存者和死者的能力，在混乱、烟雾和昏暗环境中对各种威胁的规避能力（15米高的火焰、间歇的水柱、浓密的有毒烟雾），以及描绘灾害场景的能力。2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作，识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利。

1995年，斯坦福大学的空中机器人成功完成第1代任务，比专家们的预期提前了5年

第2代任务（1996—1997年）：在一个模拟核生化废弃物现场内，凌乱摆放了一些半埋的废料桶，要求空中机器人搜索该区域，根据废料桶上的标志识别桶内物品，并取回桶上的标志。贴近实际的任务吸引了诸多院校参加，并加快了空中机器人的发展。1996年，麻省理工学院小组的空中机器人成功确定了全部5个废料桶的位置，并识别出其中2个桶的标志。1997年，卡耐基梅隆大学的空中机器人彻底完成了该任务，该空中机器人使用差分GPS导航技术，验证了自主空中测绘、毫米级目标识别和目标获取的能力。

第3代任务（1998—2000年）：要求空中机器人完全自主地飞到一个灾害现场，在数尺高的火焰、破裂水管的水柱、有毒烟雾和建筑废墟之间搜索幸存者。为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员。该次任务结合了定位和区分灾害中幸存者和死者的能力，在混乱、烟雾和昏暗环境中对各种威胁的规避能力（15米高的火焰、间歇的水柱、浓密的有毒烟雾），以及描绘灾害场景的能力。2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作，识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利。

第3代任务中为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员

第3代任务中为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员

第3代任务中为了增加搜索救援的逼真程度和实用性，美国能源部的危害监管响应部门对比赛现场进行了改进，并用假人模拟现场中的伤员

2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利

第4代任务（2001—2008年）：构思了3个极富故事性的场景：（1）救援人质。潜艇驶到距敌国海岸3千米处，在特种部队发动攻击之前，派遣空中机器人执行侦察任务，找到海滨城市中的大使馆并确定入口位置，将任务机器人送入使馆内，拍摄照片传回潜艇。（2）核电厂抢险。电厂的2个核反应堆爆炸，全部人员罹难。为关闭剩下的1个核反应堆，派遣空中机器人从3千米外的安全距离前往现场，确定核反应堆建筑物的入口，运送任务机器人进入屋内检查核反应堆控制终端的状态。（3）古墓夺宝。一个考古队因古墓内的致命病毒而全军覆没。他们临死前用无线电告知基地，古墓内的一张挂毯上有极珍贵的文字内容，而当地政府准备在15分钟后用燃烧弹摧毁整个区域。为抢救珍贵资料，派遣空中机器人运送任务机器人进入古墓，拍摄挂毯内容并传回照片。由于第4代任务的难度较大，无人机系统协会又将其划分为4个阶段。第1阶段，沿给定的路点，自主飞行到3千米外的目标处；第2阶段，自主识别出特定房屋并确定入口位置；第3阶段，机器人（不必是前2个阶段的同一个机器人）进入建筑物并探测室内情况，传回需要的图像；第4阶段，在15分钟内完成前3个阶段的全部任务。在此后的几年中，各届大赛根据任务完成的情况，递增选取4个阶段作为比赛题目。和前3代任务相比，第4代任务在多方面有了质的飞跃，也对机器人提出了矛盾的要求：既要能高速飞到3千米距离之外，又要足够小巧到能方便地进入房屋，并可在其中灵活运动，以完成侦察任务。而常规的空中机器人是难以实现的，因此，采用任务机器人和运载机器人组成系统的模式较为可行。任务机器人用以在房间内侦察和拍照，其速度不需要很快，但可以在室内灵活移动和避障；运载机器人用来运送任务机器人到目的地，要求能快速飞行并迅速识别出入口。此外，运载机器人还应有足够大的内部空间和载重量，可携带多个任务机器人，以增加成功概率。因此，第4代任务增加了多个机器人协作的要求。由于比赛任务的规定时间只有短短15分钟，而需要完成的任务包括运载机器人起飞、空中搜索识别、任务机器人进入房屋、搜索拍摄和传回图像等，因此，运载机器人的飞行速度成为一个重要因素。固定翼飞机由于速度快、飞行平稳和易于控制，在第1阶段和第2阶段的比赛中多被选用，但由于飞行速度过快，固定翼飞机不易有效地识别入口标志和准确投放任务机器人。无人直升机的飞行速度稍慢，一般不超过60千米/时，虽然在航线上飞行时间长，但可利用其悬停的优势，发现目标建筑物并准确投放任务机器人。因此在比赛的后期，无人直升机成为运载机器人的首选。

第4代任务设立后，来自世界各国高校的参赛队展开了激烈的角逐，其中，佐治亚理工大学一直处于领先地位：2001年实现3千米路点飞行，完成第1阶段；2003年实现目标房屋和窗口的识别，完成第2阶段；2007年向地面站传回房屋内部的高清晰图像，完成第3阶段；2008年7月28日至8月1日，在美国陆军“麦肯纳城市反恐基地”进行的空中机器人大赛中，该队以最高分赢得大部分奖金。实际上，在2008年比赛中有多支参赛队完成了4个阶段的任务，但都未能在15分钟的时间内将4个阶段很好地衔接起来。但评委们认为，第4代任务已不存在无法解决的技术难题，而在15分钟内达到这样的水平已算是成功。因此，大会宣布第4代任务被攻克，并向前10名的参赛者分发了悬赏8年之久的8万美元奖金。

2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利

第4代任务（2001—2008年）：构思了3个极富故事性的场景：（1）救援人质。潜艇驶到距敌国海岸3千米处，在特种部队发动攻击之前，派遣空中机器人执行侦察任务，找到海滨城市中的大使馆并确定入口位置，将任务机器人送入使馆内，拍摄照片传回潜艇。（2）核电厂抢险。电厂的2个核反应堆爆炸，全部人员罹难。为关闭剩下的1个核反应堆，派遣空中机器人从3千米外的安全距离前往现场，确定核反应堆建筑物的入口，运送任务机器人进入屋内检查核反应堆控制终端的状态。（3）古墓夺宝。一个考古队因古墓内的致命病毒而全军覆没。他们临死前用无线电告知基地，古墓内的一张挂毯上有极珍贵的文字内容，而当地政府准备在15分钟后用燃烧弹摧毁整个区域。为抢救珍贵资料，派遣空中机器人运送任务机器人进入古墓，拍摄挂毯内容并传回照片。由于第4代任务的难度较大，无人机系统协会又将其划分为4个阶段。第1阶段，沿给定的路点，自主飞行到3千米外的目标处；第2阶段，自主识别出特定房屋并确定入口位置；第3阶段，机器人（不必是前2个阶段的同一个机器人）进入建筑物并探测室内情况，传回需要的图像；第4阶段，在15分钟内完成前3个阶段的全部任务。在此后的几年中，各届大赛根据任务完成的情况，递增选取4个阶段作为比赛题目。和前3代任务相比，第4代任务在多方面有了质的飞跃，也对机器人提出了矛盾的要求：既要能高速飞到3千米距离之外，又要足够小巧到能方便地进入房屋，并可在其中灵活运动，以完成侦察任务。而常规的空中机器人是难以实现的，因此，采用任务机器人和运载机器人组成系统的模式较为可行。任务机器人用以在房间内侦察和拍照，其速度不需要很快，但可以在室内灵活移动和避障；运载机器人用来运送任务机器人到目的地，要求能快速飞行并迅速识别出入口。此外，运载机器人还应有足够大的内部空间和载重量，可携带多个任务机器人，以增加成功概率。因此，第4代任务增加了多个机器人协作的要求。由于比赛任务的规定时间只有短短15分钟，而需要完成的任务包括运载机器人起飞、空中搜索识别、任务机器人进入房屋、搜索拍摄和传回图像等，因此，运载机器人的飞行速度成为一个重要因素。固定翼飞机由于速度快、飞行平稳和易于控制，在第1阶段和第2阶段的比赛中多被选用，但由于飞行速度过快，固定翼飞机不易有效地识别入口标志和准确投放任务机器人。无人直升机的飞行速度稍慢，一般不超过60千米/时，虽然在航线上飞行时间长，但可利用其悬停的优势，发现目标建筑物并准确投放任务机器人。因此在比赛的后期，无人直升机成为运载机器人的首选。

第4代任务设立后，来自世界各国高校的参赛队展开了激烈的角逐，其中，佐治亚理工大学一直处于领先地位：2001年实现3千米路点飞行，完成第1阶段；2003年实现目标房屋和窗口的识别，完成第2阶段；2007年向地面站传回房屋内部的高清晰图像，完成第3阶段；2008年7月28日至8月1日，在美国陆军“麦肯纳城市反恐基地”进行的空中机器人大赛中，该队以最高分赢得大部分奖金。实际上，在2008年比赛中有多支参赛队完成了4个阶段的任务，但都未能在15分钟的时间内将4个阶段很好地衔接起来。但评委们认为，第4代任务已不存在无法解决的技术难题，而在15分钟内达到这样的水平已算是成功。因此，大会宣布第4代任务被攻克，并向前10名的参赛者分发了悬赏8年之久的8万美元奖金。

2000年，德国柏林理工大学的空中机器人逐一发现并避开了全部致命危险，通过假人的2个基本肢体动作识别出幸存者并传回图像，赢得第3代任务的胜利

第4代任务（2001—2008年）：构思了3个极富故事性的场景：（1）救援人质。潜艇驶到距敌国海岸3千米处，在特种部队发动攻击之前，派遣空中机器人执行侦察任务，找到海滨城市中的大使馆并确定入口位置，将任务机器人送入使馆内，拍摄照片传回潜艇。（2）核电厂抢险。电厂的2个核反应堆爆炸，全部人员罹难。为关闭剩下的1个核反应堆，派遣空中机器人从3千米外的安全距离前往现场，确定核反应堆建筑物的入口，运送任务机器人进入屋内检查核反应堆控制终端的状态。（3）古墓夺宝。一个考古队因古墓内的致命病毒而全军覆没。他们临死前用无线电告知基地，古墓内的一张挂毯上有极珍贵的文字内容，而当地政府准备在15分钟后用燃烧弹摧毁整个区域。为抢救珍贵资料，派遣空中机器人运送任务机器人进入古墓，拍摄挂毯内容并传回照片。由于第4代任务的难度较大，无人机系统协会又将其划分为4个阶段。第1阶段，沿给定的路点，自主飞行到3千米外的目标处；第2阶段，自主识别出特定房屋并确定入口位置；第3阶段，机器人（不必是前2个阶段的同一个机器人）进入建筑物并探测室内情况，传回需要的图像；第4阶段，在15分钟内完成前3个阶段的全部任务。在此后的几年中，各届大赛根据任务完成的情况，递增选取4个阶段作为比赛题目。和前3代任务相比，第4代任务在多方面有了质的飞跃，也对机器人提出了矛盾的要求：既要能高速飞到3千米距离之外，又要足够小巧到能方便地进入房屋，并可在其中灵活运动，以完成侦察任务。而常规的空中机器人是难以实现的，因此，采用任务机器人和运载机器人组成系统的模式较为可行。任务机器人用以在房间内侦察和拍照，其速度不需要很快，但可以在室内灵活移动和避障；运载机器人用来运送任务机器人到目的地，要求能快速飞行并迅速识别出入口。此外，运载机器人还应有足够大的内部空间和载重量，可携带多个任务机器人，以增加成功概率。因此，第4代任务增加了多个机器人协作的要求。由于比赛任务的规定时间只有短短15分钟，而需要完成的任务包括运载机器人起飞、空中搜索识别、任务机器人进入房屋、搜索拍摄和传回图像等，因此，运载机器人的飞行速度成为一个重要因素。固定翼飞机由于速度快、飞行平稳和易于控制，在第1阶段和第2阶段的比赛中多被选用，但由于飞行速度过快，固定翼飞机不易有效地识别入口标志和准确投放任务机器人。无人直升机的飞行速度稍慢，一般不超过60千米/时，虽然在航线上飞行时间长，但可利用其悬停的优势，发现目标建筑物并准确投放任务机器人。因此在比赛的后期，无人直升机成为运载机器人的首选。

第4代任务设立后，来自世界各国高校的参赛队展开了激烈的角逐，其中，佐治亚理工大学一直处于领先地位：2001年实现3千米路点飞行，完成第1阶段；2003年实现目标房屋和窗口的识别，完成第2阶段；2007年向地面站传回房屋内部的高清晰图像，完成第3阶段；2008年7月28日至8月1日，在美国陆军“麦肯纳城市反恐基地”进行的空中机器人大赛中，该队以最高分赢得大部分奖金。实际上，在2008年比赛中有多支参赛队完成了4个阶段的任务，但都未能在15分钟的时间内将4个阶段很好地衔接起来。但评委们认为，第4代任务已不存在无法解决的技术难题，而在15分钟内达到这样的水平已算是成功。因此，大会宣布第4代任务被攻克，并向前10名的参赛者分发了悬赏8年之久的8万美元奖金。

第4代任务中的核反应堆抢险场景

第4代任务中的核反应堆抢险场景

第4代任务中的核反应堆抢险场景

2006年佐治亚理工大学的空中机器人正在自主识别出特定房屋并确定入口位置

第5代任务（2009年）则是延续第4代任务中的第2个场景，一个火球几秒之后，雷鸣般的声音响彻了夜空。一场程度不明的灾难发生在乌克兰核反应堆综合体的第4单元。现在看到的是从KMBR-1000核反应堆燃烧石墨的黯淡的红色火光。设施内没有幸存者。碘131是放射性元素。人类调查队的安全距离确定距离不到3千米。单位#1和#3已经明显关闭。但是由于控制系统发生故障，单元#2仍在运行，紧急关机无法正常工作。长距离航空摄影表明爆炸中的超压已经炸毁了设施中的所有窗户。自主空中机器人（母船）携带传感器和微型自主飞行子系统车辆已经从一个安全的地方（距离综合体3千米）发射进入第2单元的控制室，由两个亮灯可识别在主要入口处的乌克兰国家印章。母舰成功找到了第2单元，并确定了其空中机器人子系统可以进入的建筑物的开口。这个小型自主的空中机器人现在必须找到并进入控制室提供主控制面板和切换位置的图片，以便专家可以看到为什么第2单元没有关闭并评估该单元的抗崩溃潜力。任务必须在10分钟内完成。空中机器人必须将图片通过第2单元的混凝土墙传送到外面等候的母船。从而将图片转发回周长3千米的安全区。由于第1到4代的任务都是注重于室外自主飞行（可以借助GPS等定位设备），但从第5代开始加大难度，改为室内环境，这对空中机器人技术提出了新的挑战。不过，由于有着第4代任务的知识积累储备，这代任务在当年就被美国麻省理工学院完成，所以第6代任务随即于2010年被启动。

2006年佐治亚理工大学的空中机器人正在自主识别出特定房屋并确定入口位置

第5代任务（2009年）则是延续第4代任务中的第2个场景，一个火球几秒之后，雷鸣般的声音响彻了夜空。一场程度不明的灾难发生在乌克兰核反应堆综合体的第4单元。现在看到的是从KMBR-1000核反应堆燃烧石墨的黯淡的红色火光。设施内没有幸存者。碘131是放射性元素。人类调查队的安全距离确定距离不到3千米。单位#1和#3已经明显关闭。但是由于控制系统发生故障，单元#2仍在运行，紧急关机无法正常工作。长距离航空摄影表明爆炸中的超压已经炸毁了设施中的所有窗户。自主空中机器人（母船）携带传感器和微型自主飞行子系统车辆已经从一个安全的地方（距离综合体3千米）发射进入第2单元的控制室，由两个亮灯可识别在主要入口处的乌克兰国家印章。母舰成功找到了第2单元，并确定了其空中机器人子系统可以进入的建筑物的开口。这个小型自主的空中机器人现在必须找到并进入控制室提供主控制面板和切换位置的图片，以便专家可以看到为什么第2单元没有关闭并评估该单元的抗崩溃潜力。任务必须在10分钟内完成。空中机器人必须将图片通过第2单元的混凝土墙传送到外面等候的母船。从而将图片转发回周长3千米的安全区。由于第1到4代的任务都是注重于室外自主飞行（可以借助GPS等定位设备），但从第5代开始加大难度，改为室内环境，这对空中机器人技术提出了新的挑战。不过，由于有着第4代任务的知识积累储备，这代任务在当年就被美国麻省理工学院完成，所以第6代任务随即于2010年被启动。

2006年佐治亚理工大学的空中机器人正在自主识别出特定房屋并确定入口位置

第5代任务（2009年）则是延续第4代任务中的第2个场景，一个火球几秒之后，雷鸣般的声音响彻了夜空。一场程度不明的灾难发生在乌克兰核反应堆综合体的第4单元。现在看到的是从KMBR-1000核反应堆燃烧石墨的黯淡的红色火光。设施内没有幸存者。碘131是放射性元素。人类调查队的安全距离确定距离不到3千米。单位#1和#3已经明显关闭。但是由于控制系统发生故障，单元#2仍在运行，紧急关机无法正常工作。长距离航空摄影表明爆炸中的超压已经炸毁了设施中的所有窗户。自主空中机器人（母船）携带传感器和微型自主飞行子系统车辆已经从一个安全的地方（距离综合体3千米）发射进入第2单元的控制室，由两个亮灯可识别在主要入口处的乌克兰国家印章。母舰成功找到了第2单元，并确定了其空中机器人子系统可以进入的建筑物的开口。这个小型自主的空中机器人现在必须找到并进入控制室提供主控制面板和切换位置的图片，以便专家可以看到为什么第2单元没有关闭并评估该单元的抗崩溃潜力。任务必须在10分钟内完成。空中机器人必须将图片通过第2单元的混凝土墙传送到外面等候的母船。从而将图片转发回周长3千米的安全区。由于第1到4代的任务都是注重于室外自主飞行（可以借助GPS等定位设备），但从第5代开始加大难度，改为室内环境，这对空中机器人技术提出了新的挑战。不过，由于有着第4代任务的知识积累储备，这代任务在当年就被美国麻省理工学院完成，所以第6代任务随即于2010年被启动。

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6代任务在进行到第4年（2013年）时才由清华大学代表队攻克

启动于2010年的第6代任务描绘了这样一个有意思的场景：潜伏于某国的情报机构，代号为鼹鼠的特工称：一份拟破坏全球利益的高度机密的计划书被藏匿于位于偏远小镇的安全机构中。我们已经侦测到此机构有一个安全缺口，计划用一架小型自主飞行器渗入到防火墙周围，以便行动人员窃取到此机密信息，阻止该国政府采取的破坏全球利益的行动。显然，与第5代任务相比，第6代任务的室内飞行场景更加复杂。空中机器人不但需要能够自主地绘制建筑物的未知室内地图，躲避或摧毁安防措施，发现并理解墙上的文字指引信息，进而找到放置机密物品的房间。而且空中机器人还需要进入房间取走机密物，放入替代品，并快速地退出建筑物。为此，美国无人机系统协会（AUVSI）为第6代任务的完成与否设立了三个标准：标准一，秘密潜入，调换U盘，秘密撤退，将U盘交给裁判，整个任务在10分钟内完成。成功完成任务！标准二，进入时被发现，触响警铃，调换U盘，迅速撤离，将U盘交给裁判。当警铃响时，飞行器有剩余时间来完成任务。任务完成不圆满！标准三，潜入失败，放弃任务（尝试终止）。任务失败！令人感兴趣的是，在第6代任务提出2年后的2012年，该项赛事开始由中国航空学会制导、导航与控制分会引入国内，设立国际空中机器人亚太赛区，每年与美国赛区同期举行赛事，与美国赛区赛程一致，依据共同规则进行评分。2013年，共有12支代表队参加了国际空中机器人大赛（亚太赛区）第二届比赛的角逐。其中既有清华大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、浙江大学、厦门大学、西北工业大学、哈尔滨工程大学、中国民航大学、东北大学、海军航空工程学院等国内名校，也首次吸引到两所国外大学—卡塔尔大学和印度斯坦理工大学的队伍参赛。也正是在2013年8月的中国（亚太）赛区，清华大学THRONE代表队的空中机器人表现“抢眼”，率先完成自2010年以来尚未有参赛队挑战成功的第6代任务，荣获此次比赛亚太赛区的“最佳任务完成奖”。这也使得国际空中机器人大赛的第7代任务，在2014年就“提前”开启。IARC的目的不是重复先前已实现的技术，而是开辟空中机器人技术的新领域。拾取和移动物体的能力已经在前6次任务中得到展示，使用GPS和SLAM技术进行导航亦被很好地验证。那么自主飞行空中机器人还需展示什么样的新行为？带着这样一个问号，在许多空中机器人、机器视觉和认知科学等领域专家的建议下，第7代任务构想了一个名为“空中牧羊犬行动”的场景，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。

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6代任务在进行到第4年（2013年）时才由清华大学代表队攻克

启动于2010年的第6代任务描绘了这样一个有意思的场景：潜伏于某国的情报机构，代号为鼹鼠的特工称：一份拟破坏全球利益的高度机密的计划书被藏匿于位于偏远小镇的安全机构中。我们已经侦测到此机构有一个安全缺口，计划用一架小型自主飞行器渗入到防火墙周围，以便行动人员窃取到此机密信息，阻止该国政府采取的破坏全球利益的行动。显然，与第5代任务相比，第6代任务的室内飞行场景更加复杂。空中机器人不但需要能够自主地绘制建筑物的未知室内地图，躲避或摧毁安防措施，发现并理解墙上的文字指引信息，进而找到放置机密物品的房间。而且空中机器人还需要进入房间取走机密物，放入替代品，并快速地退出建筑物。为此，美国无人机系统协会（AUVSI）为第6代任务的完成与否设立了三个标准：标准一，秘密潜入，调换U盘，秘密撤退，将U盘交给裁判，整个任务在10分钟内完成。成功完成任务！标准二，进入时被发现，触响警铃，调换U盘，迅速撤离，将U盘交给裁判。当警铃响时，飞行器有剩余时间来完成任务。任务完成不圆满！标准三，潜入失败，放弃任务（尝试终止）。任务失败！令人感兴趣的是，在第6代任务提出2年后的2012年，该项赛事开始由中国航空学会制导、导航与控制分会引入国内，设立国际空中机器人亚太赛区，每年与美国赛区同期举行赛事，与美国赛区赛程一致，依据共同规则进行评分。2013年，共有12支代表队参加了国际空中机器人大赛（亚太赛区）第二届比赛的角逐。其中既有清华大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、浙江大学、厦门大学、西北工业大学、哈尔滨工程大学、中国民航大学、东北大学、海军航空工程学院等国内名校，也首次吸引到两所国外大学—卡塔尔大学和印度斯坦理工大学的队伍参赛。也正是在2013年8月的中国（亚太）赛区，清华大学THRONE代表队的空中机器人表现“抢眼”，率先完成自2010年以来尚未有参赛队挑战成功的第6代任务，荣获此次比赛亚太赛区的“最佳任务完成奖”。这也使得国际空中机器人大赛的第7代任务，在2014年就“提前”开启。IARC的目的不是重复先前已实现的技术，而是开辟空中机器人技术的新领域。拾取和移动物体的能力已经在前6次任务中得到展示，使用GPS和SLAM技术进行导航亦被很好地验证。那么自主飞行空中机器人还需展示什么样的新行为？带着这样一个问号，在许多空中机器人、机器视觉和认知科学等领域专家的建议下，第7代任务构想了一个名为“空中牧羊犬行动”的场景，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。

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6代任务在进行到第4年（2013年）时才由清华大学代表队攻克

启动于2010年的第6代任务描绘了这样一个有意思的场景：潜伏于某国的情报机构，代号为鼹鼠的特工称：一份拟破坏全球利益的高度机密的计划书被藏匿于位于偏远小镇的安全机构中。我们已经侦测到此机构有一个安全缺口，计划用一架小型自主飞行器渗入到防火墙周围，以便行动人员窃取到此机密信息，阻止该国政府采取的破坏全球利益的行动。显然，与第5代任务相比，第6代任务的室内飞行场景更加复杂。空中机器人不但需要能够自主地绘制建筑物的未知室内地图，躲避或摧毁安防措施，发现并理解墙上的文字指引信息，进而找到放置机密物品的房间。而且空中机器人还需要进入房间取走机密物，放入替代品，并快速地退出建筑物。为此，美国无人机系统协会（AUVSI）为第6代任务的完成与否设立了三个标准：标准一，秘密潜入，调换U盘，秘密撤退，将U盘交给裁判，整个任务在10分钟内完成。成功完成任务！标准二，进入时被发现，触响警铃，调换U盘，迅速撤离，将U盘交给裁判。当警铃响时，飞行器有剩余时间来完成任务。任务完成不圆满！标准三，潜入失败，放弃任务（尝试终止）。任务失败！令人感兴趣的是，在第6代任务提出2年后的2012年，该项赛事开始由中国航空学会制导、导航与控制分会引入国内，设立国际空中机器人亚太赛区，每年与美国赛区同期举行赛事，与美国赛区赛程一致，依据共同规则进行评分。2013年，共有12支代表队参加了国际空中机器人大赛（亚太赛区）第二届比赛的角逐。其中既有清华大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、浙江大学、厦门大学、西北工业大学、哈尔滨工程大学、中国民航大学、东北大学、海军航空工程学院等国内名校，也首次吸引到两所国外大学—卡塔尔大学和印度斯坦理工大学的队伍参赛。也正是在2013年8月的中国（亚太）赛区，清华大学THRONE代表队的空中机器人表现“抢眼”，率先完成自2010年以来尚未有参赛队挑战成功的第6代任务，荣获此次比赛亚太赛区的“最佳任务完成奖”。这也使得国际空中机器人大赛的第7代任务，在2014年就“提前”开启。IARC的目的不是重复先前已实现的技术，而是开辟空中机器人技术的新领域。拾取和移动物体的能力已经在前6次任务中得到展示，使用GPS和SLAM技术进行导航亦被很好地验证。那么自主飞行空中机器人还需展示什么样的新行为？带着这样一个问号，在许多空中机器人、机器视觉和认知科学等领域专家的建议下，第7代任务构想了一个名为“空中牧羊犬行动”的场景，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。

“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。2016年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(www.xing528.com)

这其中整个任务又分为A、B两个阶段，A任务是指在无室内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秒钟后，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7代A任务就已经非常复杂，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。参赛队在独自完成“空中牧羊”任务7A后，还要与其他空中机器人通场博弈，展开激烈的7B任务—“抢羊行动”。显然，任务7将有三个新行为挑战参赛队。这三个行为在前6次IARC任务中从未被尝试过。第一，空中机器人与地面移动物体（具体而言是地面自主机器人）的交互行为。第二，在一个敞开环境中的导航行为。该环境中无外界导航辅助。第三，与其他空中机器人的博弈行为。事实上，将这三个行为和能力集成在一个任务中本身就是一个前所未有的挑战，这也可以解释为什么在2014、2015、2016、2017中、美两个赛区的四届比赛中，所有的参赛队伍在第7代任务面前均铩羽而归。但也正是这种艰难和挑战，还有什么途径比它更能让我们了解“无人机”-“空中机器人”本身的含义呢？

不过值得深思的是，在2017年的国际空中机器人大赛的第7代任务正式赛结束后，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，要达到《星球大战》或是《阿凡达》那样的程度，人工智能的发展水平、人工智能与无人机载机的结合程度都尚有相当远的一段路程要走。同时还需要指出的，也是让人遗憾的地方在于，虽然到本书成稿为止，国际空中机器人大赛（IARC）已经举行了27年，数届大赛中的空中机器人花样甚多，有固定翼飞机、无人直升机、无人飞艇和一些构型奇异的垂直起降飞行器（VTOL），但获胜的大多是在消费级直升机或是固定翼构型无人机基础上改装的机器人，而其他类型的机器人从未获胜。原因很简单，智能自主任务无人飞行器飞行控制分为两个层次：底层控制系统和高层控制系统。其中，前者主要用于控制飞机的飞行稳定性，保证其俯仰、横滚和偏航的控制精度；后者则偏向于对飞机飞行过程的控制，实现飞机的自主定位、路径规划等操作，就国际空中机器人赛事项目设置的趋势而言，后者更为重要。所以，采用常规方案的参赛队可以把更多精力放在机器人系统的设计上，而采用奇异构型的参赛队则需要首先解决使空中机器人成为飞行器的难题。所以近年的国际空中机器人大赛，虽然任务复杂，参赛各队的空中机器人在硬件上“同质化”现象非常明显，但是大多采用商品化的消费级无人机载机，远不如早期的比赛那样令人感到富有吸引力。举例来讲，为了节约时间并最大限度发挥“工科男的优势”，参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试。但正如前文所述，在空中机器人智能化的发展问题上，我们总习惯地认为顶层更“高级”，但其实更多的问题是由底层带来的，忽视底层控制和飞行器硬件本身的构建，一味为迎合赛事项目设计而选择现成的货架平台，这对于空中机器人-智能无人机系统技术的未来发展并不是有益的，也在一定程度上有悖于国际空中机器人大赛（IARC）的初衷，这些任务在提出时是几乎不可能实现的，而当其最终被空中机器人完成时，世界将受益于因此所得到的技术进步。

“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。2016年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

这其中整个任务又分为A、B两个阶段，A任务是指在无室内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秒钟后，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7代A任务就已经非常复杂，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。参赛队在独自完成“空中牧羊”任务7A后，还要与其他空中机器人通场博弈，展开激烈的7B任务—“抢羊行动”。显然，任务7将有三个新行为挑战参赛队。这三个行为在前6次IARC任务中从未被尝试过。第一，空中机器人与地面移动物体（具体而言是地面自主机器人）的交互行为。第二，在一个敞开环境中的导航行为。该环境中无外界导航辅助。第三，与其他空中机器人的博弈行为。事实上，将这三个行为和能力集成在一个任务中本身就是一个前所未有的挑战，这也可以解释为什么在2014、2015、2016、2017中、美两个赛区的四届比赛中，所有的参赛队伍在第7代任务面前均铩羽而归。但也正是这种艰难和挑战，还有什么途径比它更能让我们了解“无人机”-“空中机器人”本身的含义呢？

不过值得深思的是，在2017年的国际空中机器人大赛的第7代任务正式赛结束后，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，要达到《星球大战》或是《阿凡达》那样的程度，人工智能的发展水平、人工智能与无人机载机的结合程度都尚有相当远的一段路程要走。同时还需要指出的，也是让人遗憾的地方在于，虽然到本书成稿为止，国际空中机器人大赛（IARC）已经举行了27年，数届大赛中的空中机器人花样甚多，有固定翼飞机、无人直升机、无人飞艇和一些构型奇异的垂直起降飞行器（VTOL），但获胜的大多是在消费级直升机或是固定翼构型无人机基础上改装的机器人，而其他类型的机器人从未获胜。原因很简单，智能自主任务无人飞行器飞行控制分为两个层次：底层控制系统和高层控制系统。其中，前者主要用于控制飞机的飞行稳定性，保证其俯仰、横滚和偏航的控制精度；后者则偏向于对飞机飞行过程的控制，实现飞机的自主定位、路径规划等操作，就国际空中机器人赛事项目设置的趋势而言，后者更为重要。所以，采用常规方案的参赛队可以把更多精力放在机器人系统的设计上，而采用奇异构型的参赛队则需要首先解决使空中机器人成为飞行器的难题。所以近年的国际空中机器人大赛，虽然任务复杂，参赛各队的空中机器人在硬件上“同质化”现象非常明显，但是大多采用商品化的消费级无人机载机，远不如早期的比赛那样令人感到富有吸引力。举例来讲，为了节约时间并最大限度发挥“工科男的优势”，参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试。但正如前文所述，在空中机器人智能化的发展问题上，我们总习惯地认为顶层更“高级”，但其实更多的问题是由底层带来的，忽视底层控制和飞行器硬件本身的构建，一味为迎合赛事项目设计而选择现成的货架平台，这对于空中机器人-智能无人机系统技术的未来发展并不是有益的，也在一定程度上有悖于国际空中机器人大赛（IARC）的初衷，这些任务在提出时是几乎不可能实现的，而当其最终被空中机器人完成时，世界将受益于因此所得到的技术进步。

“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。2016年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

这其中整个任务又分为A、B两个阶段，A任务是指在无室内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秒钟后，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7代A任务就已经非常复杂，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。参赛队在独自完成“空中牧羊”任务7A后，还要与其他空中机器人通场博弈，展开激烈的7B任务—“抢羊行动”。显然，任务7将有三个新行为挑战参赛队。这三个行为在前6次IARC任务中从未被尝试过。第一，空中机器人与地面移动物体（具体而言是地面自主机器人）的交互行为。第二，在一个敞开环境中的导航行为。该环境中无外界导航辅助。第三，与其他空中机器人的博弈行为。事实上，将这三个行为和能力集成在一个任务中本身就是一个前所未有的挑战，这也可以解释为什么在2014、2015、2016、2017中、美两个赛区的四届比赛中，所有的参赛队伍在第7代任务面前均铩羽而归。但也正是这种艰难和挑战，还有什么途径比它更能让我们了解“无人机”-“空中机器人”本身的含义呢？

不过值得深思的是，在2017年的国际空中机器人大赛的第7代任务正式赛结束后，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，要达到《星球大战》或是《阿凡达》那样的程度，人工智能的发展水平、人工智能与无人机载机的结合程度都尚有相当远的一段路程要走。同时还需要指出的，也是让人遗憾的地方在于，虽然到本书成稿为止，国际空中机器人大赛（IARC）已经举行了27年，数届大赛中的空中机器人花样甚多，有固定翼飞机、无人直升机、无人飞艇和一些构型奇异的垂直起降飞行器（VTOL），但获胜的大多是在消费级直升机或是固定翼构型无人机基础上改装的机器人，而其他类型的机器人从未获胜。原因很简单，智能自主任务无人飞行器飞行控制分为两个层次：底层控制系统和高层控制系统。其中，前者主要用于控制飞机的飞行稳定性，保证其俯仰、横滚和偏航的控制精度；后者则偏向于对飞机飞行过程的控制，实现飞机的自主定位、路径规划等操作，就国际空中机器人赛事项目设置的趋势而言，后者更为重要。所以，采用常规方案的参赛队可以把更多精力放在机器人系统的设计上，而采用奇异构型的参赛队则需要首先解决使空中机器人成为飞行器的难题。所以近年的国际空中机器人大赛，虽然任务复杂，参赛各队的空中机器人在硬件上“同质化”现象非常明显，但是大多采用商品化的消费级无人机载机，远不如早期的比赛那样令人感到富有吸引力。举例来讲，为了节约时间并最大限度发挥“工科男的优势”，参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试。但正如前文所述，在空中机器人智能化的发展问题上，我们总习惯地认为顶层更“高级”，但其实更多的问题是由底层带来的，忽视底层控制和飞行器硬件本身的构建，一味为迎合赛事项目设计而选择现成的货架平台，这对于空中机器人-智能无人机系统技术的未来发展并不是有益的，也在一定程度上有悖于国际空中机器人大赛（IARC）的初衷，这些任务在提出时是几乎不可能实现的，而当其最终被空中机器人完成时，世界将受益于因此所得到的技术进步。

参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试

参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试

参加2016年比赛的清华大学THRONE战队就是在从德国公司购买了飞机基础系统、传感器系统、机载计算机和其他底层控制系统配件的基础上，将全部精力用于高层控制系统的设计，重点是高层控制系统程序的编写与调试

第7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

第7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

第7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

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

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

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

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）

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）

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

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

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

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

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

在正式比赛结束后，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

在正式比赛结束后，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

在正式比赛结束后，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

正在赶羊

正在赶羊

正在赶羊

2017年国际空中机器人大赛获得系统导航二等奖的中国民航大学代表队

2017年国际空中机器人大赛获得系统导航二等奖的中国民航大学代表队

2017年国际空中机器人大赛获得系统导航二等奖的中国民航大学代表队

虽然第7代任务在本书成稿时并没有完成，但第8代任务的构想已经被提出：一组自主的空中机器人要帮助一位人类特工，突破敌方哨兵空中机器人的阻碍完成任务，这些哨兵空中机器人携带有致命的激光武器，人类特工需要凭借手势和语音来指挥己方空中机器人

虽然第7代任务在本书成稿时并没有完成，但第8代任务的构想已经被提出：一组自主的空中机器人要帮助一位人类特工，突破敌方哨兵空中机器人的阻碍完成任务，这些哨兵空中机器人携带有致命的激光武器，人类特工需要凭借手势和语音来指挥己方空中机器人

虽然第7代任务在本书成稿时并没有完成，但第8代任务的构想已经被提出：一组自主的空中机器人要帮助一位人类特工，突破敌方哨兵空中机器人的阻碍完成任务，这些哨兵空中机器人携带有致命的激光武器，人类特工需要凭借手势和语音来指挥己方空中机器人

人类社会科技的发展并非是匀速的，而是加速的，当前具有弱人工智能的无人机向强智能化的空中机器人发展将是无可辩驳的趋势

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