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| 本文作者： 宗仁 | 2016-10-13 17:50 |
跟AI大會不一樣，機(jī)器人大會是個(gè)更崇尚現(xiàn)場競技的地方，比如RoboCup，比如DARPA，比如FIRST，都是你不去參加，你就不知道機(jī)器人操控有多難的“比蠢大賽”，不過這次“比蠢”的地點(diǎn)換到了韓國大田——IROS 2016為期三天的Competitions環(huán)節(jié)中（10月11號-13號），荷爾蒙飆升的比賽專區(qū)就舉行了機(jī)械手抓取比賽，人形機(jī)器人比賽，自主飛行無人機(jī)比賽三項(xiàng)時(shí)下項(xiàng)目。關(guān)于機(jī)械手抓取比賽和人形機(jī)器人比賽詳見雷鋒網(wǎng)的報(bào)道《IROS 2016 | 看過這場機(jī)械手比賽，你會發(fā)現(xiàn)自己的手值好幾億》《IROS 2016 | 機(jī)器人怎么玩魔法？》，這篇文章中雷鋒網(wǎng)著重要寫的是IROS 2016的自主飛行無人機(jī)比賽。
自主飛行無人機(jī)比賽——顧名思義就是整個(gè)比賽除了起飛和降落，全部飛行路徑和行為都不能通過手動控制。但根據(jù)雷鋒網(wǎng)的觀察，雖然比賽橫幅上寫著大大的自主飛行無人機(jī)（autonomous drone）比賽，比賽期間團(tuán)隊(duì)仍會派出一名遙控人員在比賽場地內(nèi)負(fù)責(zé)無人機(jī)的起飛和降落，特別是無人機(jī)即將撞倒障礙物或者炸雞的情況下，“遙控手”會酌情手動降落無人機(jī)。
據(jù)現(xiàn)場來自荷蘭代爾夫特理工大學(xué)參賽團(tuán)隊(duì)的介紹，他們?nèi)齻€(gè)月前根據(jù)官網(wǎng)公布的比賽路徑開始為這個(gè)比賽準(zhǔn)備，但是實(shí)際參賽路徑地圖直到比賽前都有微調(diào)。
雷鋒網(wǎng)進(jìn)入場地沿著參賽場地走了一圈，如下圖所示：半個(gè)小時(shí)內(nèi)，
無人機(jī)沿著左下角的門進(jìn)去后起飛，沿著左邊飛完，到1位置后要左轉(zhuǎn)折回來完成“急轉(zhuǎn)彎”測試; 再穿過中間的3個(gè)方框，一直穿到右下角2的位置（“水平鋸齒”測試）；再經(jīng)過3的位置橙色圓柱體進(jìn)行“螺旋向上”測試；最后回到中央4的位置，穿過大擺鐘（“動態(tài)障礙物” 測試）就算勝利。
雷鋒網(wǎng)趕到賽場的時(shí)候，正好碰見來自荷代爾夫特理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)（采用基于parrot自定義飛控和算法的戰(zhàn)機(jī)），在無人機(jī)快飛完中間連續(xù)幾個(gè)柵欄門的時(shí)候，無人機(jī)識別出現(xiàn)障礙，這時(shí)團(tuán)隊(duì)返回起點(diǎn)重新啟動無人機(jī)。（路徑設(shè)置程序是提前寫好的，一般無人機(jī)飛到一半出現(xiàn)定位，識別或者路徑導(dǎo)航障礙，大部分團(tuán)隊(duì)會選擇從頭再來，比賽最后也會以它們飛地最遠(yuǎn)的一次作為最終成績。）
之后是來自韓國Kaist大學(xué)的團(tuán)隊(duì)（采用kaist大學(xué)自定義飛控，DJI的四軸的戰(zhàn)機(jī)），在前面過關(guān)斬將，表現(xiàn)一直算穩(wěn)定，但到最后要穿過動態(tài)時(shí)鐘的關(guān)鍵時(shí)候，它居然墜！機(jī)！了！經(jīng)過這次重大“墜機(jī)”事故，后面團(tuán)隊(duì)亦嘗試著從頭再來，但不出所料地沒有超越前面那一次在現(xiàn)場看來“相當(dāng)好”地成績。
接下來是被寄予眾望的蘇黎世理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)（采用多家無人機(jī)廠商部件自定義的戰(zhàn)機(jī)），機(jī)器人大賽粉都知道，現(xiàn)場比賽的時(shí)候通常大學(xué)知名度和比賽結(jié)果不成正比。。。如大家所愿，團(tuán)隊(duì)在一開始的時(shí)候，一直飛地很穩(wěn)健，但到了比賽路徑圖1位置轉(zhuǎn)折回來后再開始穿越正方形框的時(shí)候，驕傲的“蘇黎世” 遇到了它們的識別“坎”：要么高度過高，要么過框的時(shí)候沒識別準(zhǔn)，要么對著框架撞過去……直到最后光榮地輸給了前面兩個(gè)團(tuán)隊(duì)～
值得一提的是，還有一只來自成韓國成均館大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，因?yàn)樽詣语w行路徑設(shè)置現(xiàn)場一直沒調(diào)試完成，最后改成手動比賽，算是自動變成“重在參與，不計(jì)成果”的抱憾隊(duì)伍了。
另外還有一只參賽的團(tuán)隊(duì)，雷鋒網(wǎng)去到的時(shí)候它們已經(jīng)比完了加上它們不在最終獲獎的名單上，這里就不做詳細(xì)描述了。
……
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就這樣，因?yàn)楝F(xiàn)場各種bug的出現(xiàn)，參加決賽的5只團(tuán)隊(duì)，本來大家報(bào)以厚望的蘇黎世理工并沒有借助它們的算法實(shí)力脫穎而出，而是來自韓國的Kaist團(tuán)隊(duì)以離最后一關(guān)“一步之遙”的相對勝利成為本次無人機(jī)大賽的最終冠軍，來自荷代爾夫特理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)當(dāng)仁不讓地拿到了最終亞軍。
根據(jù)現(xiàn)場參賽團(tuán)隊(duì)人員的的介紹，全自動無人機(jī)比賽對于參賽人員來說主要有幾個(gè)難點(diǎn)：
1）最優(yōu)路徑規(guī)劃
文章開頭有提到，據(jù)現(xiàn)場參賽團(tuán)隊(duì)的介紹，他們?nèi)齻€(gè)月前根據(jù)官網(wǎng)公布的比賽路徑開始為這個(gè)比賽準(zhǔn)備，但是實(shí)際參賽路徑地圖直到比賽前都有微調(diào)。
2）飛行和跟蹤控制
識別的時(shí)候，無人機(jī)對障礙物拍照了后，需要識別出哪里是框，哪里是框架，再從框內(nèi)飛過去。當(dāng)同時(shí)識別出兩個(gè)框架的時(shí)候，有識別混亂的風(fēng)險(xiǎn)。
3）定位
現(xiàn)場不支持使用GPS定位，大部分用的視覺識別來計(jì)算水平距離，或者用聲納識別來計(jì)算垂直高度。
4）障礙物檢測與恢復(fù)
基于前面的定位和識別基礎(chǔ)，無人機(jī)再做出下一步導(dǎo)航的決策。但很多時(shí)候前后兩個(gè)框的高度不一，路徑轉(zhuǎn)換很大。有時(shí)還要應(yīng)對高難度挑戰(zhàn)（過轉(zhuǎn)動秒針框，螺旋向上飛行）。
而這些原因的背后，凸顯了一個(gè)重要問題，那就是之前在戶外參加無人機(jī)比賽，我們經(jīng)常能看到第一人稱視角競速，障礙物穿越，甚至矩陣花樣表演這些眼花繚亂的項(xiàng)目；但把參賽場地轉(zhuǎn)換到室內(nèi)的時(shí)候，把飛行模式切換為自主飛行的時(shí)候，我們已經(jīng)相對成熟的無人機(jī)技術(shù)好像突然瘸了腿，傷了眼一樣，變得又蠢又沖～這是否暗示著室內(nèi)無人機(jī)還有很大的發(fā)展空間呢？
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