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這是一場用實際數(shù)據(jù)說明,機器和人相差多遠的比賽。
(IROS 2017無人機競速表演環(huán)節(jié),荷代爾夫特理工大學選手在嘗試FPV操作)
在雷鋒網(wǎng)看來,IROS 2017的無人機競速比賽的“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器與人的差距。
無人機競速比賽的組織者、韓國成均館大學的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米的場地進行,無人機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置,13個門分為直道、彎道、急轉彎道和動態(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編程調(diào)試,讓無人機可以識別出門的具體位置并進行穿越。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程吧:
比如ETH Zurich,該校是無人機飛控的先行者,該校的Pixhawk項目奠定了無人機飛控的基礎,市面上幾乎所有開源飛控系統(tǒng)都是由Pixhawk改進而來。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,正當大家在等待它拐彎的時候,它卻突然意外墜機了......
出現(xiàn)類似情況的還有荷代爾夫特理工大學的團隊,該團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的無人機比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;
由無人機愛好者組成的First Commit團隊用的是自己組裝的無人機,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架不小心掛到門框?qū)е聣嫏C,但也憑借這次表現(xiàn)成功超越荷代爾夫特理工大學獲得第三名;
相比之下,來自墨西哥的INAOE團隊就要穩(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記進行定位,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),遺憾地結束了比賽。
(冠軍團隊INAOE)
那么,無人機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)總結出了影響無人機表現(xiàn)的三個原因:
1)視覺識別:多位同學認為,障礙的視覺識別是最主要的問題。無人機需要先識別出框再從框里面飛過去,但現(xiàn)場有很多框,當同時識別出多個框的時候有可能會出錯,另外無人機有撞到防護網(wǎng)的,也是因為無人機難以識別防護網(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,大家都會用地面標記來進行定位,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、路徑的轉換都是比較大的問題。如湖南瑞森可機器人技術總監(jiān)胡斌博士認為,雖然比賽是競速比賽,但無人機的速度不好控制,在比賽條件相對復雜的情況下,慢是比快更好的選擇,ETH Zurich和荷代爾夫特理工大學“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)編輯認識的不少做無人機方向的學生,因為來大會主要目標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的自主操控與人類的真實差距,畢竟從實際應用場景看,無人機更多用于戶外相關工作,而對室內(nèi)運動缺乏來自產(chǎn)業(yè)的需求,這是否也是制約無人機的自主導航研究水平的一個因素呢?或許下一次比賽應該把場地放到室外,這樣機器與人究竟相差多遠,我們也能有一個更準確的答案。
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