空中機器人 Aerial Robotics 一詞最早由美國佐治亞理工大學(xué)的羅伯特·米切爾森（Robert Michelson）提出，是指各種能夠在空中自由飛行的飛行器，包括固定翼無人飛行器、旋翼無人飛行器、無人飛艇等。空中機器人拓展了無人機的概念，在一定意義上可以將其看作是無人機的別稱。

無人機誕生于20世紀20年代，50年代后有了較大發(fā)展。進入21世紀，無人機技術(shù)已趨成熟，性能日臻完善，逐步向小型化、智能化、隱身方向發(fā)展；它的用途也進一步擴大，在通信、氣象、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、廣播電視等方面都有廣泛應(yīng)用。在羅伯特·米切爾森的倡導(dǎo)下，1990年，國際無人系統(tǒng)協(xié)會開始舉辦無人系統(tǒng)國際競賽，分為空中、地面和水下三個類別，參賽對象主要為大學(xué)生，空中機器人比賽是其中最具挑戰(zhàn)性、趣味性和觀賞性的賽事。空中機器人比賽的內(nèi)容涉及機械設(shè)計、電子通信、計算機科學(xué)、自動控制、空氣動力學(xué)等多個學(xué)科。其基本要求是：不能由人遙控操縱，必須自主與環(huán)境進行交互，完成相應(yīng)的任務(wù)。由于競賽規(guī)則的限制及自主操作可行性的考慮，最經(jīng)常使用的空中機器人平臺是航模直升機和航模固定翼飛機，也有自行設(shè)計飛行器的，在飛行器上加裝飛行控制系統(tǒng)及各種傳感器之后，空中機器人就可以完成規(guī)定的任務(wù)。當然，這中間需要參賽隊伍付出艱苦的努力和智慧。

空中機器人比賽著陸場景

1992年，佐治亞理工大學(xué)的空中機器人小組首先完成了空中機器人的自主起飛、飛行和著陸。3年后，斯坦福大學(xué)的空中機器人小組能夠讓直升機從飛行地區(qū)的某一處自動抓取一個目標物體，并將之移到另一處。這一任務(wù)的完成時間比一些學(xué)者的預(yù)測早了5年左右。隨后的競賽任務(wù)變得更加艱難：要求空中機器人在一個模擬核生化污染區(qū)上空進行搜索飛行，將帶有標識的桶狀污染源找出，并根據(jù)標識自主識別桶內(nèi)材料類別。2000年，德國柏林大學(xué)的空中機器人小組完成了這一任務(wù)。現(xiàn)在空中機器人的競賽任務(wù)是自主飛行到3公里外的某個區(qū)域?qū)ふ乙蛔课荩_定房屋的門窗位置，采用某種方法拍攝房屋內(nèi)部的照片，并將照片發(fā)回地面站。迄今還沒有隊伍完成該任務(wù)。

空中機器人比賽模擬效果圖

國際賽事的開展情況及意義

由于國際空中機器人比賽在技術(shù)上具有相當?shù)膭?chuàng)新性、前瞻性和極大的潛在實用性，目前它在全世界產(chǎn)生了極大的影響力，不僅吸引了眾多學(xué)生投身其中，還受到了知名企業(yè)、媒體和公眾的廣泛關(guān)注。

迄今為止，這項比賽已經(jīng)具有極高的科技含量和技術(shù)水準，參賽機器人能夠完成自主智能飛行、目標識別、處理、跟蹤、控制等具有相當復(fù)雜程度的實際任務(wù)模擬。該賽事在刺激全球廣大年輕人對航空航天科學(xué)和計算機智能控制技術(shù)興趣的同時，還培養(yǎng)了一大批敢于創(chuàng)新、善于動手的高素質(zhì)科技人才。

世界空中機器人比賽的主要贊助商是加拿大一家世界領(lǐng)先的GPS設(shè)備制造商，它為每支參賽隊伍提供了一套價值2萬美元的差分GPS系統(tǒng)，包括兩個GPS接收機、一塊用于地面參考基站的PC卡、兩個精度能達到20厘米以內(nèi)的天線。此外，美國軍方、國際無人系統(tǒng)協(xié)會也對該賽事給予資金支持。

關(guān)于2004首屆中國空中機器人比賽

為促進我國航空航天和計算機智能控制等領(lǐng)域高素質(zhì)人才的培養(yǎng)和高技術(shù)的發(fā)展，中國自動化學(xué)會機器人競賽工作委員會和科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心定于2004年11月在西安舉辦首屆“中國空中機器人比賽”。首屆比賽由清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、空軍工程大學(xué)等單位聯(lián)合承辦，國家863計劃機器人主題專家組、中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會、IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會北京分會等也給予大力支持。國內(nèi)航空界和機器人界40余位著名專家、學(xué)者和領(lǐng)導(dǎo)擔任賽事顧問。

首屆中國空中機器人比賽包括固定翼飛行器和旋翼飛行器兩大部分，比賽主要內(nèi)容包括實際飛行任務(wù)和方案設(shè)計論文。組委會將組織權(quán)威評判團，公平、公開、公正地評出優(yōu)勝者。

中國空中機器人比賽的口號是：“自主翱翔、放飛理想”。比賽大力提倡“自主、創(chuàng)新、協(xié)作、超越”的精神，支持、鼓勵各種奇思妙想、發(fā)明創(chuàng)造。組委會希望通過推廣和運作這項賽事，推動國內(nèi)空中機器人技術(shù)的發(fā)展，促進各院校和科研機構(gòu)相關(guān)研究人員之間的交流，激勵廣大青少年對航空航天科學(xué)和智能控制技術(shù)的興趣，培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)和較強實踐能力的新一代科技人才，為推動中國航空航天和智能控制事業(yè)的持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)優(yōu)秀后備力量。