1
| 本文作者： 岑大師 | 2017-09-29 14:39 |
這是一場用實際數(shù)據(jù)說明，機(jī)器和人相差多遠(yuǎn)的比賽。
（IROS 2017無人機(jī)競速表演環(huán)節(jié)，荷代爾夫特理工大學(xué)選手在嘗試FPV操作）
在雷鋒網(wǎng)看來，IROS 2017的無人機(jī)競速比賽的“考題”要比IROS 2016要略簡單一些，但仍然沒有哪支隊伍成功穿越全部13個門，最終的冠軍隊伍也不過穿過了9個門，成績?yōu)?分11秒；而在正式比賽結(jié)束后的有操控表演中，一位帶著VR眼鏡的選手用46秒就穿越了全部13個門。而我們知道，F(xiàn)PV（First Person View）無人機(jī)視角要比人眼視角小得多，或許主辦方希望通過攝像頭視角的角度，盡可能將機(jī)器與人放在同一環(huán)境中比較，而這一比較使得我們可以更直觀看出了機(jī)器與人的差距。
無人機(jī)競速比賽的組織者、韓國成均館大學(xué)的Hyungpil Moon也是雷鋒網(wǎng)的老朋友，去年在韓國大田舉辦的IROS 2016無人機(jī)競速比賽也是由他組織。他向雷鋒網(wǎng)介紹，本次比賽共有6支隊伍參賽，比賽場地在一個裝有安全網(wǎng)的14x30米的場地進(jìn)行，無人機(jī)需要在無操控的狀態(tài)下穿越13個門，在最短時間內(nèi)穿越所有門回到終點（也是起點）者為優(yōu)勝者。如果沒有選手穿越所有門，則先比較穿越的門的數(shù)量，如穿越的門的數(shù)量相同，則用時較短的一方排名在前。
（比賽場地及障礙物設(shè)置，13個門分為直道、彎道、急轉(zhuǎn)彎道和動態(tài)門4個區(qū)域）
現(xiàn)場的效果是這樣的。
（在場館里掛這個安全網(wǎng)，組織者給加拿大的安裝工人付了5000加元【震驚臉】）
如上圖所示，在地面上會貼有膠條用于定位，各支參賽隊伍需要對無人機(jī)編程調(diào)試，讓無人機(jī)可以識別出門的具體位置并進(jìn)行穿越。比賽共分兩輪，所有隊伍輪流上陣，以成績最好的一輪決定名次。
讓我們來看一下比賽的進(jìn)程吧：
比如ETH Zurich，該校是無人機(jī)飛控的先行者，該校的Pixhawk項目奠定了無人機(jī)飛控的基礎(chǔ)，市面上幾乎所有開源飛控系統(tǒng)都是由Pixhawk改進(jìn)而來。藝高人膽大，由于對自己的飛控有信心，ETH Zurich在比賽中的策略也是采取盡可能快穿越的策略，在第一輪第三個出場，就取得了在36秒內(nèi)穿越8個門的好成績；
然而在第二輪中，ETH Zurich在完美的直線賽道加速后，正當(dāng)大家在等待它拐彎的時候，它卻突然意外墜機(jī)了......
出現(xiàn)類似情況的還有荷代爾夫特理工大學(xué)的團(tuán)隊，該團(tuán)隊去年也參加了比賽并獲得亞軍。在速度上，荷代爾夫特理工大學(xué)的無人機(jī)比ETH Zurich更勝一籌，第一輪中穿越第7個門的時候僅用時26秒，在第二輪中前期表現(xiàn)依然出色，穿越但在穿越第6個門的時候沒有能有效識別撞到了門上；
由無人機(jī)愛好者組成的First Commit團(tuán)隊用的是自己組裝的無人機(jī)，也是所有參賽隊中體型最大的一個。在第一輪僅取得6個門1分21秒的成績后，在第二輪中終于吃到了體型大的虧，在第8個門穿越的時候螺旋槳防護(hù)架不小心掛到門框?qū)е聣嫏C(jī)，但也憑借這次表現(xiàn)成功超越荷代爾夫特理工大學(xué)獲得第三名；
相比之下，來自墨西哥的INAOE團(tuán)隊就要穩(wěn)健得多，與之前的隊伍相比，INAOE簡直就是“一看二慢三通過”的代表，在第一輪最后一個出場，以不緊不慢的表現(xiàn)在3分11秒內(nèi)穿過了9個門，在第一輪結(jié)束后排名第一。
第二輪開始后，由于之前隊伍紛紛意外落馬，INAOE實際已經(jīng)鎖定了冠軍，焦點就集中在是否能創(chuàng)造更好的成績上了。但遺憾的是，INAOE在成功穿過第5個門后并沒有能很好按地面標(biāo)記進(jìn)行定位，而是撞在了邊網(wǎng)上（現(xiàn)場工作人員還在拼命把邊網(wǎng)往外拉），遺憾地結(jié)束了比賽。
(冠軍團(tuán)隊INAOE)
那么，無人機(jī)自主越障比賽究竟難在哪里？從與現(xiàn)場交流和IROS中國參會群中的討論，雷鋒網(wǎng)總結(jié)出了影響無人機(jī)表現(xiàn)的三個原因：
1）視覺識別：多位同學(xué)認(rèn)為，障礙的視覺識別是最主要的問題。無人機(jī)需要先識別出框再從框里面飛過去，但現(xiàn)場有很多框，當(dāng)同時識別出多個框的時候有可能會出錯，另外無人機(jī)有撞到防護(hù)網(wǎng)的，也是因為無人機(jī)難以識別防護(hù)網(wǎng)；
2）高度控制/定位：一開始的直線賽道，重點是控制高度直接沖過去（按照規(guī)則，無人機(jī)可以從只需保持規(guī)定高度），需要用視覺識別來計算水平距離，或者用超聲波計算垂直高度定高；在定位上中，大家都會用地面標(biāo)記來進(jìn)行定位，但算法和現(xiàn)場的環(huán)境和調(diào)試可能都會影響實際的飛行效果；
3）路線規(guī)劃與飛行控制：飛行路線的決策和調(diào)整、路徑的轉(zhuǎn)換都是比較大的問題。如湖南瑞森可機(jī)器人技術(shù)總監(jiān)胡斌博士認(rèn)為，雖然比賽是競速比賽，但無人機(jī)的速度不好控制，在比賽條件相對復(fù)雜的情況下，慢是比快更好的選擇，ETH Zurich和荷代爾夫特理工大學(xué)“Die Fast”就說明了這一點。
考慮到本次比賽也僅有6支隊伍參加，而雷鋒網(wǎng)編輯認(rèn)識的不少做無人機(jī)方向的學(xué)生，因為來大會主要目標(biāo)是做報告而并沒有參加或者到場觀看比賽，從某種意義上說，這一比賽并一定能代表無人機(jī)的自主操控與人類的真實差距，畢竟從實際應(yīng)用場景看，無人機(jī)更多用于戶外相關(guān)工作，而對室內(nèi)運(yùn)動缺乏來自產(chǎn)業(yè)的需求，這是否也是制約無人機(jī)的自主導(dǎo)航研究水平的一個因素呢？或許下一次比賽應(yīng)該把場地放到室外，這樣機(jī)器與人究竟相差多遠(yuǎn)，我們也能有一個更準(zhǔn)確的答案。
雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。
