自由翱翔，放飛理想——2004中國(guó)空中機(jī)器人大賽

2004 年中國(guó)首屆空中機(jī)器人比賽于11 月5 日~8 日在西安舉辦。此次比賽由中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競(jìng)賽工作委員會(huì)和科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心舉辦，由清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、空軍工程大學(xué)聯(lián)合承辦，它是我國(guó)航空航天領(lǐng)域和智能控制領(lǐng)域最高規(guī)格、最高水平的科技賽事之一。
    創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，未來(lái)國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是人才的競(jìng)爭(zhēng)。時(shí)代的發(fā)展需要越來(lái)越多理論水平高、動(dòng)手能力強(qiáng)、心理素質(zhì)過(guò)硬的綜合性人才。如何適應(yīng)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的需要，建立一種全新的人才培養(yǎng)模式，從而為國(guó)家、為社會(huì)輸送大批更加優(yōu)秀的人才，是值得教育界和我們科技界共同關(guān)注的命題。
    實(shí)踐教育，是全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑。實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，在認(rèn)識(shí)活動(dòng)中起著決定性的作用。把理論知識(shí)用于實(shí)踐，以及學(xué)生參與實(shí)踐，是現(xiàn)代化教育的重要組成部分。通過(guò)實(shí)踐，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握，更能培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索和創(chuàng)新。將理論知識(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題相結(jié)合，既能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力（包括科研能力與社會(huì)能力），又能鍛煉其堅(jiān)忍不拔、協(xié)作進(jìn)取的精神。中國(guó)空中機(jī)器人大賽適時(shí)地為實(shí)踐教育提供了一個(gè)優(yōu)良平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，極具創(chuàng)造力的一個(gè)群體———高校學(xué)生———將能充分展現(xiàn)他們的聰明才智，為航空航天科技的發(fā)展注入新的活力。

一、創(chuàng)辦大賽建設(shè)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)

     空中機(jī)器人（Aerial Robotics） 一詞最早由美國(guó)喬治亞理工大學(xué)的Robert Michelson提出，指各種能夠在空中自由飛行的飛行器，包括固定翼無(wú)人飛行器、旋翼無(wú)人飛行器、無(wú)人飛艇等。在通信、氣象、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、軍事、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、交通、廣播電視等方面都有廣泛的使用。它與傳統(tǒng)航模最大的區(qū)別在于它不是由人通過(guò)遙控的方式操縱，而是能夠自主飛行、自動(dòng)調(diào)整飛行姿態(tài)和飛行策略的無(wú)人飛行器，同時(shí)它還能與環(huán)境進(jìn)行交互，探測(cè)目標(biāo)信息并做出反應(yīng)，從而完成預(yù)定任務(wù)。國(guó)際空中機(jī)器人大賽自1990 年開(kāi)始，迄今為止，已經(jīng)具有極高的科技含量和技術(shù)水準(zhǔn)，參賽空中機(jī)器人已能完成自主飛行、目標(biāo)識(shí)別、處理、跟蹤、控制等相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。該賽事在刺激全世界年輕人對(duì)航空航天和智能控制興趣的同時(shí)培養(yǎng)了一大批富有創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才。目前，該賽事催生的許多技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，其中有一部分已經(jīng)開(kāi)始在一些無(wú)人機(jī)裝備中使用。
    遺憾的是，雖然國(guó)際空中機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)卻始終沒(méi)有隊(duì)伍參加國(guó)際空中機(jī)器人大賽，空中機(jī)器人研制水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平。基于這樣的現(xiàn)實(shí)情況，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競(jìng)賽工作委員會(huì)和科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心決定舉辦中國(guó)空中機(jī)器人大賽（Aerial Robotics Competition of China,簡(jiǎn)稱ARCC）。大賽涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、空氣動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，技術(shù)上的創(chuàng)新性、前瞻性、多學(xué)科綜合性和極大的潛在實(shí)用性使之成為眾多科技活動(dòng)中極具挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)賽事，吸引了許多高校和科研院所的關(guān)注。毫不夸張地講，這項(xiàng)賽事稱得上是國(guó)內(nèi)航空航天與智能控制領(lǐng)域最高規(guī)格、最高水平的科技競(jìng)賽。
    大賽宗旨在于通過(guò)比賽提高國(guó)內(nèi)航空航天和智能控制等學(xué)科科技活動(dòng)的水平，促進(jìn)交流，激發(fā)興趣，培養(yǎng)中國(guó)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(xué)、空軍工程大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合承辦，并得到了國(guó)家863 計(jì)劃?rùn)C(jī)器人主題專家組、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)智能自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、IEEE 控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)北京分會(huì)等的大力支持。大賽得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和支持，包括朱光亞院士、顧誦芬院士、陳一堅(jiān)院士、教育部副部長(zhǎng)吳啟迪教授等在內(nèi)的幾十位院士、專家和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)大賽給予了極大關(guān)心并擔(dān)任比賽顧問(wèn)。首屆大賽在全國(guó)得到了積極響應(yīng)，有15 支隊(duì)伍報(bào)名參賽，其中5 支參加旋翼組比賽，10 支參加固定翼組比賽， 還有許多國(guó)內(nèi)著名高校和科研單位還派出代表前往觀摩。
    中國(guó)空中機(jī)器人大賽提出的口號(hào)是“自主翱翔、放飛理想”，大力提倡“自主、創(chuàng)新、協(xié)作、超越”的精神。在開(kāi)拓創(chuàng)新、勵(lì)志超越、公平競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作進(jìn)取的大方向下，支持、鼓勵(lì)各種奇思妙想、發(fā)明創(chuàng)造，培養(yǎng)全國(guó)青少年對(duì)于航空航天和智能控制的興趣，促進(jìn)參賽隊(duì)伍技術(shù)水平的提高。
    首屆中國(guó)空中機(jī)器人大賽歷時(shí)4天，于11 月8 日在西安市閻良區(qū)順利閉幕。它的成功舉辦在國(guó)內(nèi)受到廣泛矚目，大賽期間，教育部吳啟迪副部長(zhǎng)、殲十總設(shè)計(jì)師宋文驄院士等許多領(lǐng)導(dǎo)和專家均蒞臨賽場(chǎng)觀摩賽事，并對(duì)大學(xué)實(shí)踐教育中的建設(shè)實(shí)踐平臺(tái)、推動(dòng)實(shí)踐教育、提高實(shí)踐水平等問(wèn)題發(fā)表了重要講話。各大主流媒體紛紛對(duì)比賽進(jìn)行跟蹤報(bào)道，如中央電視臺(tái)、北京電視臺(tái)、陜西電視臺(tái)、西安電視臺(tái)、新華社、人民日?qǐng)?bào)、光明日?qǐng)?bào)、中國(guó)青年報(bào)、文匯報(bào)、美國(guó)國(guó)際日?qǐng)?bào)、中國(guó)航空?qǐng)?bào)、國(guó)際航空、航空知識(shí)、陜西日?qǐng)?bào)、西安晚報(bào)、華商報(bào)、自動(dòng)化博覽等，搜狐網(wǎng)還專門(mén)為比賽推出了詳盡的專題報(bào)道。

二、舉辦大賽檢驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新能力

    空中機(jī)器人是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，如果可靠性得以提高，它就是可以實(shí)用的無(wú)人機(jī)?？罩袡C(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造涉及到機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、控制、飛行動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，在具體的問(wèn)題中，又涉及到飛行器的設(shè)計(jì)、制作，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電路板制作、傳感器應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信、圖像識(shí)別等多方面的知識(shí)。這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)要求所有隊(duì)員不僅自身要具備比較全面、扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，而且要善于與不同學(xué)科的隊(duì)友進(jìn)行合作，要有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)參賽隊(duì)都將隊(duì)員分為幾個(gè)小組，有負(fù)責(zé)系統(tǒng)決策的，有負(fù)責(zé)飛行控制的，有負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的，有負(fù)責(zé)圖像識(shí)別的等等。舉例而言，獲得此次大賽固定翼組冠軍的西安交通大學(xué)空中機(jī)器人隊(duì)分工很細(xì)，但每個(gè)小組在解決自己負(fù)責(zé)部分的任務(wù)和功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，還會(huì)考慮整個(gè)系統(tǒng)互連的便捷和可靠性等，這就極大地鍛煉了他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。值得一提的是，此次榮獲固定翼組亞軍的北京航空航天大學(xué)“巡天”隊(duì)，由一名博士生帶領(lǐng)六名本科生完成，非常難得。與許多參賽隊(duì)相比，他們的飛行器從硬件到軟件，大部分都是自主開(kāi)發(fā)完成的，并且實(shí)現(xiàn)了自主飛行，體現(xiàn)了較高的水準(zhǔn)。幾名本科同學(xué)平時(shí)的課程學(xué)習(xí)任務(wù)非常繁重，他們利用假期和課余時(shí)間制作高水平參賽飛行器，不僅激發(fā)了他們刻苦學(xué)習(xí)的勁頭，促進(jìn)了書(shū)本知識(shí)的掌握，還極大地培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)精神和集體榮譽(yù)感，鍛煉了承受失敗和挫折的能力。參與比賽，對(duì)同學(xué)們的實(shí)踐創(chuàng)新能力是一種鍛煉，也是一次檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)。我們舉辦大賽的宗旨在于培養(yǎng)人，也在于借此機(jī)會(huì)檢驗(yàn)各單位所培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

三、發(fā)展大賽推動(dòng)實(shí)踐創(chuàng)新教育

    中國(guó)空中機(jī)器人大賽的舉辦為廣大教育工作者和學(xué)生提供了一個(gè)較量的大平臺(tái)，一個(gè)交流、協(xié)作的大平臺(tái)，一個(gè)提高學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)國(guó)家科研優(yōu)秀后備力量的大平臺(tái)。首次大賽表明，通過(guò)比賽，可以激發(fā)同學(xué)們從事科研的興趣，培養(yǎng)同學(xué)們刻苦鉆研、實(shí)事求是、探索創(chuàng)新的精神，還有利于他們樹(shù)立為國(guó)家大事業(yè)獻(xiàn)身奮斗的志向。
    此次參賽的不少參賽隊(duì)員，通過(guò)準(zhǔn)備、參加比賽，體會(huì)到了自己認(rèn)知和能力上的不足，明確了自己努力奮斗的方向，堅(jiān)定了從事科學(xué)研究的信念。在交流中我們發(fā)現(xiàn)，有不少本科生和碩士生表明態(tài)度，希望進(jìn)一步深造，通過(guò)參加空中機(jī)器人大賽從各方面對(duì)自己進(jìn)行鍛煉，這正符合我們培養(yǎng)一流拔尖人才的目標(biāo)。
    航空航天和自動(dòng)化領(lǐng)域是關(guān)系到國(guó)家未來(lái)發(fā)展的重要領(lǐng)域，需要有一支專業(yè)知識(shí)拔尖、綜合素質(zhì)過(guò)硬的隊(duì)伍，因此培養(yǎng)高層次的拔尖專業(yè)人才，為國(guó)家輸送一批將來(lái)的學(xué)術(shù)帶頭人和專業(yè)骨干是高校和研究院所義不容辭的責(zé)任，也是歷史賦予科技界和教育界的責(zé)無(wú)旁貸的重任。中國(guó)空中機(jī)器人大賽對(duì)于加強(qiáng)實(shí)踐教育、促進(jìn)多學(xué)科融合、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的推動(dòng)非常明顯，其意義重大而深遠(yuǎn)。

四、總結(jié)大賽展望實(shí)踐創(chuàng)新應(yīng)用

    首屆中國(guó)空中機(jī)器人大賽在社會(huì)各界的關(guān)注和支持下順利落幕了，這次大賽只是一個(gè)起點(diǎn)，通過(guò)交流和競(jìng)爭(zhēng)，代表各學(xué)校的各參賽隊(duì)今后將在更高的水平上進(jìn)行切磋。
    這次大賽給我們加強(qiáng)實(shí)踐教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，探索新時(shí)期的人才培養(yǎng)模式帶來(lái)了一些啟示。
    1 空中機(jī)器人作為一個(gè)系統(tǒng)工程，融合了多學(xué)科的知識(shí)，其輻射面廣、影響力大，對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生都有積極的帶動(dòng)作用，能夠充分激發(fā)起廣大同學(xué)的興趣和熱情，積極投身其中。
    2 空中機(jī)器人是一項(xiàng)科技含量高，對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐操作要求均較高的科技項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，需要將多學(xué)科的理論知識(shí)與工程實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái)，在鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的同時(shí)可以進(jìn)一步鞏固專業(yè)知識(shí)的掌握，能夠培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、持之以恒的科學(xué)精神，磨練學(xué)生的意志品質(zhì)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的綜合能力；
    3 空中機(jī)器人是航空航天科學(xué)與智能控制技術(shù)滲透交叉的新領(lǐng)域，對(duì)機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科具有積極的推動(dòng)作用。鼓勵(lì)學(xué)生積極的投身其中，有利于培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓創(chuàng)新，積極進(jìn)取的精神；
    4 參加空中機(jī)器人大賽涉及多個(gè)學(xué)科，需要眾多成員，也需要較大的投入。從首屆大賽的結(jié)果來(lái)看，做好了組織工作、學(xué)校支持力度大的參賽隊(duì)能取得比較好的成績(jī)。
    中國(guó)空中機(jī)器人大賽今后將每年舉辦一屆，并逐步與國(guó)際接軌。組委會(huì)目前正在積極考慮推動(dòng)組織、規(guī)則等方面的完善，并選拔中國(guó)代表隊(duì)參加國(guó)際比賽。
    由于空中機(jī)器人在技術(shù)上具有創(chuàng)新性、前瞻性、多學(xué)科綜合性和極大的潛在實(shí)用性，因此它必將受到各方關(guān)注，在多個(gè)領(lǐng)域?qū)@得應(yīng)用，如反恐偵察、森林防火、大壩檢測(cè)等民用領(lǐng)域。許多技術(shù)經(jīng)過(guò)改進(jìn)，更是可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，并且將極大地促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化、低成本化，舉例如飛行控制系統(tǒng)、慣性組件等。這些產(chǎn)品在之前較為依賴進(jìn)口產(chǎn)品，高校研究人員和學(xué)生們利用空中機(jī)器人這一平臺(tái)，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探索和實(shí)踐，可以為技術(shù)應(yīng)用做好前期準(zhǔn)備。我們有充分的理由相信，這一賽事將對(duì)我國(guó)航空航天科技發(fā)展產(chǎn)生一定的推動(dòng)作用，為實(shí)踐創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用做好準(zhǔn)備工作！