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80后博导 无人机智能化技术世界前列

科普小知识2022-06-07 00:02:37
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在今年的中国青年五四奖章获得者中,有一位80后教练带领他的团队攻克了无人机智能化方向的一系列核心技术,使中国无人机发展走在世界前列。他就是齐,天津大学教授、博士生导师。

80后博导 无人机智能化技术世界前列

2019年1月25日,齐教授向总书记汇报了共享会议情况(来源:天津大学)

目前,在空中飞行的无人驾驶飞行器被称为“夫妻”,停在那里的机场被称为“凤凰树”。这是齐童军和他的团队开发的最新产品——无人机物流配送系统。通过手机订购、代码扫描、无人机接送,10公斤以上的货物可以运送到10至20公里范围内,实现24小时全天候运行。

80后博导 无人机智能化技术世界前列

(来源:新闻广播)

齐从小就有一个“蓝天之梦”,毕业于天津大学自动化专业,考入中国科学院沈阳自动化研究所机器人国家重点实验室从事无人机研究。作为我国第一批垂直起落无人机控制研究人员,为了使无人机技术更快更好地造福社会,齐开始认真考虑科研的真正目的。

2015年,齐下定决心要创业。在科研成果产业化的过程中,如何使数百或数千架无人机形成集群,不仅可以相互配合,而且可以通过统一调度实现集群控制,已经成为齐和他的团队昼夜不停的科研方向。

2016年,齐的母校天津大学希望他能重返校园,向学生传授无人机领域的前沿知识。齐正在教学、研究和展望未来。他有一个更大的梦想,那就是领导他的无人机集群,帮助这个科技强国。

5月1日,天津大学新闻网发布了《80后学者的蓝天飞行之梦——记天津大学无人机研究团队专家齐全文如下:

爱情飞行致力于“无人飞行器”

从20世纪初飞机诞生时起,人们就有了开发无人驾驶飞行器的想法。到20世纪30年代,英国费勒公司将一架“女王”双固定翼飞机改造成无人驾驶飞机,开启了无人驾驶飞行器进入航空史的序幕。随着无人机技术的逐渐成熟,制造成本和进入壁垒的降低,无人机领域以“井喷”的方式发展。

无人机是一种机器人,根据其应用可分为四类:模型级、消费级、商用级和军用级。模型无人机只能飞行,但是由于缺乏飞行控制大脑,它们可能会爆炸几次。高端消费无人机主要用于航空摄影和娱乐。尽管飞行的稳定性一般,但它足以提供一个非常另类的“上帝的视角”。军用无人机主要用于战场侦察、电子干扰和空中通信中继平台。

更不要说军用级无人机“高台上”,以商用垂直区域无人机为例,它明显不同于消费级无人机。它的产业链很广,分工也比较明确。需要做组件、控制系统、有机体和服务的人员都有自己的职责。在商业领域,它的需求也与航空摄影娱乐有很大的不同,如输电线路检测和农业喷洒,它的型号、要求、控制和售后服务也有所不同。因此,商用无人机应用的产业链有明确的分工。

齐的团队并没有像“大江”那样进入相对容易的消费无人机市场,而是选择了进入商用无人机市场。“与消费者级无人驾驶飞行器所伴随的美丽的鸟和白云相比,商用级无人驾驶飞行器通常处理密集的高压电线和农作物。不管环境是否合适,他们都必须完成飞行任务。”齐童军这样描述它。

“飞”是齐从小的梦想。当他在小学的时候,他喜欢玩飞机游戏。“因为我太喜欢天空了,在某种程度上,玩飞行游戏来过关也塑造了我对飞行的最初理解和概念。”齐在高中因近视未能满足飞行员的特殊要求,错过了飞行员的梦想。然而,不能亲自驾驶飞机并没有完全挫败他。相反,他希望生产或开发这种飞机:“不能亲自驾驶飞机,然后让无人机飞到蓝天,俯视蓝天而不是他的眼睛。”齐申请到天津大学学习自动控制,并选择了飞行控制课程。研究生们选择了当时无人驾驶飞行器的发源地沈阳自动化学院,继续他们对无人驾驶飞行器的研究。

谈到与无人机的不解之缘,齐谈到了2013年参与雅安市芦山县地震救援的情况。当时,他使用无人驾驶飞行器进行搜救工作。当地居民放下他们的吃饭碗和筷子,用手机里仅剩的一点点电拍照。“那时,没有电,也没有食物。他们的手机基本上用于紧急通信,但他们都打开手机拍下了这张照片。”老百姓的行为让齐觉得,要真正解救出来还有很长的路要走。也正是这次经历改变了他的想法。在此之前,他只对无人机感兴趣,但从那以后,他有了更多的责任感。

无人驾驶飞行器的研究极其困难,许多高空试验都是在非常复杂和恶劣的环境中进行的,例如高温和高湿度。这一艰巨的过程也是国家无人机从0发展到1的过程。随着科技的进步,齐和他的团队成员逐渐将无人机推广到商业和农业领域,并取得了成功。

“十年磨一剑”的中流砥柱

齐的团队开发无人机时,遇到的第一个瓶颈是人才短缺。因为当这个方向从0到1时,齐只是作为一个学生在做,研究时间相对有限。那时,在做实验和试飞时,我总是会遇到这样或那样的失败。如果有故障,我只能在晚上修理,因为我只能在白天做实验。不管他们多晚,他们都必须修理整架飞机,这样他们第二天早上就可以早起,然后再飞。这是对他们能量和体力的一个非常大的考验。他们所要做的不仅仅是简单地拧上一个螺丝,还要拆卸发动机,清洗发动机油,清洁电路等等,这些经常会使他们自己变脏。

客观地说,兴趣是齐制造无人机的最初动机,但除了兴趣之外,更重要的是他坚强的毅力和执着的精神。“十年磨一剑”,从第一夜修理零件,到一步步主持大型国家工程,齐在背后付出了大量的金钱,经过了漫长的积累过程。“无人机是一个庞大而系统的项目,与基金项目不太一样。该基金项目有一些新的想法和一些实验设备。有了一些文章,它们基本上可以成形。然而,无人机项目需要在实践中积累。大多数项目甚至提前30%完成。只有表现出足够的能力,别人才能被说服。换句话说,无人机项目需要大量的先期投资。”齐童军说道。

起初,缺乏资金也是无人机项目的局限之一。齐当时没有项目支持。在开始之前,他不得不向其他项目借钱。直到他制造了一些产品,并把它们投入到争取大规模项目的斗争中,他才得到支持。“当你自己有钱并在某个行业领域积累好成绩时,这是获得大项目的最容易的时候。因此,很重要的一点是,资金对于行业的早期研究非常重要。”

当齐来到高校做项目时,他遇到了另一个小困难:用人的权利得不到保障。“主持一个大项目,没有工作是不够的。因此,当时缺少工人是最大的困难。幸运的是,自2016年以来,科学研究人员的编制已经放开。这解决了困扰大型工程的核心问题,突破了工程技术人员短缺的瓶颈。”

齐表示,无人机行业最大的困难是技术链非常长,需要很强的技术集成能力。如果这个技术链有弱点,那么整个链不能串联。现在,对于任何一个小团队来说,独立完成飞行控制或数据并不困难。真正的困难在于如何整合这些技术。只有这样,无人机技术才能真正爆发。面对各种困难,没有轻言放弃。喝了十年冰后,他知道自己又热又冷。经过不懈的努力,他终于迎来了无人机商业化的阶段。

在当前无人机产业持续迅猛发展的形势下,人们已经形成了技术发展已经超过管理水平的共识。“没人料到技术发展如此之快,它已经成为中国引领世界的热点。它甚至可以被视为另一张类似于中国高铁的科技名片。”齐表示:在无人机已成为未来增长点的状态下,中国正在积极制定相应的计划,包括管理和标准计划,并发布一些可控和简单的无人机应用研究控制。“例如,无人机航空摄影、农业应用等。,因为这些无人驾驶飞行器不会对人类造成很大伤害。但对于大型无人机来说,国家仍在制定规则来控制它们。”

2012年,齐开始被一个问题困扰:在研究所呆了一天后,他得到了什么?你积累了什么?他觉得自己带领团队开发了行业领先的无人机,却没有给客户带来持续的价值和利润,最后只得到一个个技术样品。由此,他意识到无人机必须进一步走工业化道路。

2015年,齐终于下定决心,让无人机给社会带来实用价值。为此,他响应国家创新创业的号召,走出研究院,成立了“益飞智空(天津)科技有限公司”,在教学和科研的同时,推动其科研成果的产业化。

"从研究人员到企业家,我们需要跨越心理门槛."齐2015年创业时,对社会角色转变带来的不适有着深刻的理解。他意识到他最大的对手是他自己。对他来说,消除过去研究人员的光环,将科学研究心态转变为工业心态,是一个巨大的挑战。

齐的团队在飞行控制系统方面有技术优势,所以从一开始就吸引了很多投资。然而,在开放市场的阶段,普通消费者面对的是他们对新产品和新技术天生的不信任。为此,他立即调整了策略,组织人力成立了技术服务团队,并将开发的农用无人机免费送给客户试用,让客户体验技术优势。齐说,在那段时间里,为了让顾客更加信任产品,他和他的团队成员不停地在各个测试点跑来跑去,一点也不敢懈怠。

“顶天立地”是培养英语人才的民族人才。

在进行科学研究的同时,齐也没有忘记总结自己作为导师的教育理念,思考如何培养自己的学生。齐虽然年纪轻轻就做了博士生导师,但在培养学生方面却有独到的见解。

听了许多人的开场白和答辩过程后,齐童军意识到一个道理:首先,让学生知道为什么要这样做,以及如何做“不屈不挠”的研究。齐认为:“顶天立地”是指成为学术带头人,“顶天立地”是指将来成为技术带头人。他了解到许多学生在回复时并不知道话题背后的来源。大多数学生回答说是我们的研究小组做的,是我的导师做的,或者说现在市场上相对比较热。这背后没有逻辑,最终做的不是“不屈不挠”或“不屈不挠”。这只不过是花掉国家的钱,做一些重复的事情。它既不能在学术层面引领国际发展,也不能让研究成果在某个方面推动行业发展。这种研究基本上是失败的。

对于学生的选题,齐将设置一条上下的线,让他们在线内*选择自己感兴趣的方向,并要求学生在选题时花时间认真思考话题的来源。出于对学生的尊重,他与他们充分沟通,从宽与从严相结合。

在人才培养方面,齐非常重视技术和市场。目前,大多数高校科研重视理论指导,因为理论突破是高校评估的重要指标,但不同专业也有所不同。天达专攻工程,培养的学术带头人比技术带头人多。然而,在国外情况正好相反。例如,许多TED讲座都是技术领域的杰出教授。齐要求他的工程博士生至少了解当前的市场和行业形势,了解市场需求,并知道他的研究能为市场做出什么贡献。“学生培训是一个系统工程,需要工业界、大学和研究机构的合作。只有这样,我们才能更好地培养符合行业和市场需求的人才。”

对于近年来的创新创业热潮,齐认为创业应该是高端创业,而不是解决就业问题。一份工作就够了。让他不仅有工作要做,而且带领许多人有工作要做,这是有意义的。学生在校期间应打下良好的专业基础,多走进实验室和教师的话题,多向教师学习,对市场和行业有透彻的了解,积累一定的经验后再创业。

忠诚是培养“中国梦”的无价之宝

齐·童军把大部分时间都花在无人机研究上。他每天6点起床,提前一小时去上班。由于忙于科研,齐失去了许多有价值的东西。他认为他欠家人太多了。

齐去沈阳读书时,在天津的家里种了茉莉花,成为父母十多年的忠实伴侣。他母亲骑自行车时伤了手,父亲发高烧,齐后来才知道。为了科学研究,他牺牲了自己的时间来照顾父母。他很少和他的爱人、女儿和其他亲戚在一起,这导致了他女儿和他的疏远。

2014年10月,齐在湖南卫视的“绝对忠诚”节目中说:“忠诚就是在理想和梦想的道路上不停地走,不回头,不被其他事物诱惑或打断。台上一分钟,台下十年,任何成功都不容易,但需要大量的时间、精力和汗水。”

对家庭的亏欠是齐为科学研究付出的代价,但他对事业的忠诚给更多的家庭带来了幸福。

在2017年农业季节,装备有由齐团队自主研发的飞行控制系统的无人机已经向100多万亩农作物喷洒了近1000吨的喷雾,为远至黑龙江、远至海南的29个省份的农作物提供了“保护伞”。

齐团队自主研发的自适应飞行控制算法集成了冗余多传感器数据融合导航技术、高可靠性飞行控制技术和复杂环境感知的先进控制算法,为无人机装备了“大脑”。他们还将物联网的云计算技术与自动控制技术相结合,开发了全国最大的无人机作战整体解决方案——“百思之云”云平台,相当于让无人机拥有无形的“武器”。

2017年12月1日,*电视台播出节目《妙人》,齐驾驶无人驾驶飞行器“飞”向羽毛球明星鲍春来,鲍春来曾经以300公里/小时的速度打高速球,面对强大的对手和复杂的电子环境干扰,在测试现场,“逸飞”成功躲过鲍春来的10发“子弹”,获得*电视台和中国科学院联合颁发的“智能先锋”奖。

近日,逸飞智空成为业内首家获得CNAC 1亿元战略融资的公司,正式晋升为国家队,并宣布进入国际航空市场。公司在空中自动驾驶领域一直朝着独角兽的方向稳步发展。

齐的无人机不仅在中国农业植保、物流、电网检查等相关领域发挥了关键作用,而且将中国相关产业推向世界前列,展示了自己的能力。齐用他的忠诚和信念来推动“天达”的“中国梦”。