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谷豐:讓無(wú)人機(jī)實(shí)用而智能

2022-01-19 03:11干思思
科學(xué)中國(guó)人 2021年25期
關(guān)鍵詞:攻堅(jiān)克難無(wú)人協(xié)同

干思思

谷豐

從神秘軍用品到炫酷玩具,再到用于生產(chǎn)生活的實(shí)用性工具,一場(chǎng)關(guān)于無(wú)人機(jī)的變革,正在到來(lái)。而這一變革的到來(lái),得益于眾多科研人員的攻堅(jiān)克難。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所的研究員谷豐,正是這技術(shù)攻堅(jiān)者之一。

形成研究閉環(huán),讓技術(shù)實(shí)用化

在南京理工大學(xué)讀了六七年書(shū),等到要讀博士時(shí),身為沈陽(yáng)人的谷豐還是決定回到家鄉(xiāng)去?!罢衽d東北戰(zhàn)略”的提出成為召喚他回鄉(xiāng)建設(shè)的號(hào)角。2007年,經(jīng)過(guò)激烈角逐,谷豐成為那年中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所機(jī)器人學(xué)研究室被錄取的六人之一。

雖然被稱(chēng)為“空中無(wú)人飛機(jī)”,但本質(zhì)上來(lái)說(shuō),無(wú)人機(jī)技術(shù)屬于機(jī)器人學(xué)的一種,以嵌入式計(jì)算機(jī)為硬件核心,以自適應(yīng)控制為算法的飛控體系,是目前新型無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的重大推力,也是其核心所在。如何促進(jìn)單機(jī)的智能飛行?如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)的智能協(xié)同?如何提升無(wú)人機(jī)任務(wù)自主性?這是十余年來(lái)擺在研究人員面前的3個(gè)主要研究方向。

谷豐從博士期間就開(kāi)始了多機(jī)器人智能協(xié)同的理論研究。2011年畢業(yè)后,他繼續(xù)留在了機(jī)器人學(xué)研究室,在理論研究方面,逐漸構(gòu)建起了多機(jī)器人主動(dòng)協(xié)同理論框架。該框架充分考慮多特種機(jī)器人的應(yīng)用效能,將多機(jī)器人協(xié)同感知與協(xié)同控制決策統(tǒng)一到一個(gè)整體理論框架,從而有效提升其協(xié)同目的性和效率。多年來(lái),其所在方向獲批了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目,發(fā)表三十多篇國(guó)際學(xué)術(shù)論文,并獲得遼寧省自然科學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),同時(shí)獲批國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利各十多項(xiàng),在空中、地面、水面等無(wú)人平臺(tái)上都獲得了應(yīng)用推廣。

采用以應(yīng)用需求為引導(dǎo),基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)突破和示范應(yīng)用相結(jié)合的方式,形成閉環(huán)的研究過(guò)程,實(shí)現(xiàn)技術(shù)的實(shí)用化,成為谷豐一直堅(jiān)持的科研特色。

“打鐵還需自身硬”,專(zhuān)啃硬骨頭

然而,隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室,谷豐意識(shí)到,繼續(xù)深挖無(wú)人機(jī)技術(shù)難點(diǎn)、進(jìn)一步拓展其應(yīng)用場(chǎng)景的必要性。自2016年起,谷豐開(kāi)始了無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的研制工作,其中,大載荷無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)是他啃下的第一塊硬骨頭。

“我們接手時(shí),該課題剛經(jīng)歷了一次比較大的挫折,導(dǎo)致開(kāi)頭就比較艱辛?!贝送?,協(xié)調(diào)場(chǎng)地使用、尋找適合測(cè)試的天氣等也非易事。因?yàn)槿粘銮昂腿章浜蟮臍饬饕话惚容^穩(wěn)定,那段時(shí)間,谷豐和同事常常起早貪黑,凌晨3點(diǎn)便爬起來(lái)。等到太陽(yáng)落山了,就著余暉又再次進(jìn)行試飛操作。在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)試飛時(shí),谷豐的心也始終懸著?!翱罩袩o(wú)人機(jī)沒(méi)有像地面和水面的平臺(tái),一旦發(fā)生意外,就意味著墜毀?!薄按蜩F還需自身硬”,于是,在技術(shù)上進(jìn)行縝密地論證,在質(zhì)量上進(jìn)行嚴(yán)格管控,確保萬(wàn)無(wú)一失,成為谷豐對(duì)團(tuán)隊(duì)和自己提出的高要求。

2017年,經(jīng)歷了艱難的研發(fā)過(guò)程后,大載荷旋翼無(wú)人機(jī)正式亮相。它在國(guó)內(nèi)首次成功實(shí)現(xiàn)了該噸位無(wú)人直升機(jī)的甲板自主起降、小型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)適配飛行、高速大機(jī)動(dòng)飛行等項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了飛行控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等核心部件與技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化,受到各方高度關(guān)注和廣泛報(bào)道。

此外,谷豐還曾主持研制通用型水面無(wú)人平臺(tái),該平臺(tái)多次參與消防救災(zāi)示范演練,取得了顯著的社會(huì)效益。

攻堅(jiān)克難,延續(xù)自身科研特色,未來(lái),谷豐將繼續(xù)朝著無(wú)人機(jī)發(fā)展的技術(shù)層級(jí)邁進(jìn),為早日實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)技術(shù)的感知與交互而努力。

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