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天大科研团队为无人机造“大脑”和“手臂”助力农业生产

日期:OCT 17, 2017

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在刚刚过去的农业作业季里,搭载天大自主研发的高可靠、稳定飞行控制系统的无人机已为超过100万亩作物喷洒药剂,使用喷剂900多吨,为北至黑龙江、南至海南的农业作物撑起一道“保护伞”。

 

在刚刚过去的农业作业季里,搭载天大自主研发的高可靠、稳定飞行控制系统的无人机已为超过100万亩作物喷洒药剂,使用喷剂900多吨,为北至黑龙江、南至海南的农业作物撑起一道“保护伞”。

天津大学自动化学院教授齐俊桐带领科研团队10余年来致力于给无人机造智能化的“大脑”和“手臂”,智能化无人机不仅在我国农业植保、物流、电网巡检等相关领域发挥了关键作用,还使中国的相关产业走入世界前列,展露锋芒。

与大多数人熟悉的用于航拍、表演的消费级无人机不同,天大团队研发的商业级无人机需凭借人工智能控制系统应用到各个行业领域。“相比消费级无人机身边相伴的飞鸟、白云美景,商业级无人机常常打交道的是密布的高压电线和农作物,无论环境合不合适,都要完成飞行任务。”齐俊桐描述说。

无论有什么样的建筑物阻挡,什么样的交叉跨越,智能无人机必须要完成任务,这就要求它不仅要有“小脑”,更重要的是运用“大脑”。与人类一样,“小脑”负责平衡稳定,“大脑”用来判断环境感知和判别能力。齐俊桐向记者介绍:“我们要让无人机‘看到并判断’周围复杂的环境,既能找到回‘家’的路,还能与环境产生更紧密的交互,同时具备学习能力和数据分析能力。”

经过一次次试验,团队自主研发出自适应飞控算法,将复杂环境感知的多传感器数据融合导航技术和多余度、高可靠飞行控制技术及先进控制算法融会贯通,应用到各式无人机的飞行控制系统上,相当于为无人机装上了“大脑”。

这套智能无人机喷洒农药飞控系统,使无人机在药剂喷洒时,不仅从温度、湿度、保存、防水等方面达到了工业级要求,而且能够适应田间的恶劣环境。“无人机喷药不但不会破坏作物,而且风吹后叶子翻飞,更容易给叶子的背面施药,同时增加了半自动等宽喷洒、全自动喷洒等多种适用于农田作业的功能,且更大程度减轻操作人员使用的复杂性。”齐俊桐表示。

除了具备“大脑”,齐俊桐团队还让智能无人机拥有了无形的“手臂”。他们将物联网云计算技术与自动化控制技术结合,研发了全国最大规模的空中无人化作业整体解决方案——云平台。在今年4月至8月的农业作业季期间,该平台收到了超过8000多万条有效数据,涉及作业面积、作业次数、飞防时间、喷洒药剂数量、飞防金额等内容。

不仅在农业植保领域,在物流、电网巡检领域,智能化无人机也发挥着巨大作用。它们可以代替人进行长距离、复杂环境的巡检工作,如输电线路的巡检、输油线路的巡检,及移动铁塔的巡检、光伏的巡检等。

齐俊桐团队正在调试用于电网巡检的无人机

据介绍,传统人工巡检需要人拿着望远镜,查看线路,人工成本高、工作效率低、巡检效果也不能保证,而利用智能化无人机开展工作,巡视效率约是人工的6倍到10倍。对于导线上外飘物隐患的处理,传统人工需要58小时,且线路需要停电,而无人机可以带电作业,并在1520分钟内快速清除外飘物。无人机若搭载红外测温设备,大约10分钟就能完成过去约40分钟的人工登塔测温作业,工作效率提升了4倍。“这也对无人机系统的稳定性、可靠性,还有操作模式、流程提出了更高的要求。”齐俊桐表示。目前,团队研制的智能无人机已在南方偏远地区开展电力巡检作业。

“当下,我们的生活、工作环境正在因人工智能悄然发生改变,我们将受惠于这种改变,并乐于投身其中,努力将人从复杂的环境中解放出来,这也是我们的初心。”齐俊桐教授说。(孙竞 靳莹) 

 

资源: 人民网