自由翱翔，放飞理想——2004中国空中机器人大赛
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创新是一个民族的灵魂，未来国家之间的竞争归根结底是人才的竞争。时代的发展需要越来越多理论水平高、动手能力强、心理素质过硬的综合性人才。如何适应未来竞争和发展的需要，建立一种全新的人才培养模式，从而为国家、为社会输送大批更加优秀的人才，是值得教育界和我们科技界共同关注的命题。
实践教育，是全面提高学生综合素质的有效途径。实践是认识的基础，在认识活动中起着决定性的作用。把理论知识用于实践，以及学生参与实践，是现代化教育的重要组成部分。通过实践，不仅可以提高学生的学习兴趣，促进学生对理论知识的理解掌握，更能培养学生的钻研精神，激励学生进行探索和创新。将理论知识与实际工程问题相结合，既能培养学生的综合能力（包括科研能力与社会能力），又能锻炼其坚忍不拔、协作进取的精神。中国空中机器人大赛适时地为实践教育提供了一个优良平台，在这个平台上，极具创造力的一个群体———高校学生———将能充分展现他们的聪明才智，为航空航天科技的发展注入新的活力。
一、创办大赛建设实践创新平台
空中机器人（Aerial Robotics） 一词最早由美国乔治亚理工大学的Robert Michelson提出，指各种能够在空中自由飞行的飞行器，包括固定翼无人飞行器、旋翼无人飞行器、无人飞艇等。在通信、气象、灾害监测、军事、农业、地质、交通、广播电视等方面都有广泛的使用。它与传统航模最大的区别在于它不是由人通过遥控的方式操纵，而是能够自主飞行、自动调整飞行姿态和飞行策略的无人飞行器，同时它还能与环境进行交互，探测目标信息并做出反应，从而完成预定任务。国际空中机器人大赛自1990 年开始，迄今为止，已经具有极高的科技含量和技术水准，参赛空中机器人已能完成自主飞行、目标识别、处理、跟踪、控制等相当复杂的任务。该赛事在刺激全世界年轻人对航空航天和智能控制兴趣的同时培养了一大批富有创新精神、动手能力强的高素质人才。目前，该赛事催生的许多技术得到了广泛关注，其中有一部分已经开始在一些无人机装备中使用。
遗憾的是，虽然国际空中机器人技术发展迅猛，国内却始终没有队伍参加国际空中机器人大赛，空中机器人研制水平也远远落后于国际水平。基于这样的现实情况，中国自动化学会机器人竞赛工作委员会和科技部高技术研究发展中心决定举办中国空中机器人大赛（Aerial Robotics Competition of China,简称ARCC）。大赛涉及机械、电子、计算机、自动化、空气动力学等多个学科，技术上的创新性、前瞻性、多学科综合性和极大的潜在实用性使之成为众多科技活动中极具挑战性的一项赛事，吸引了许多高校和科研院所的关注。毫不夸张地讲，这项赛事称得上是国内航空航天与智能控制领域最高规格、最高水平的科技竞赛。
大赛宗旨在于通过比赛提高国内航空航天和智能控制等学科科技活动的水平，促进交流，激发兴趣，培养中国航空航天和智能控制科技事业的优秀后备力量。首届比赛由清华大学、空军工程大学、西北工业大学联合承办，并得到了国家863 计划机器人主题专家组、中国自动化学会智能自动化专业委员会、IEEE 控制系统学会北京分会等的大力支持。大赛得到了社会各界的广泛关注和支持，包括朱光亚院士、顾诵芬院士、陈一坚院士、教育部副部长吴启迪教授等在内的几十位院士、专家和领导对大赛给予了极大关心并担任比赛顾问。首届大赛在全国得到了积极响应，有15 支队伍报名参赛，其中5 支参加旋翼组比赛，10 支参加固定翼组比赛， 还有许多国内著名高校和科研单位还派出代表前往观摩。
中国空中机器人大赛提出的口号是“自主翱翔、放飞理想”，大力提倡“自主、创新、协作、超越”的精神。在开拓创新、励志超越、公平竞争、协作进取的大方向下，支持、鼓励各种奇思妙想、发明创造，培养全国青少年对于航空航天和智能控制的兴趣，促进参赛队伍技术水平的提高。
首届中国空中机器人大赛历时4天，于11 月8 日在西安市阎良区顺利闭幕。它的成功举办在国内受到广泛瞩目，大赛期间，教育部吴启迪副部长、歼十总设计师宋文骢院士等许多领导和专家均莅临赛场观摩赛事，并对大学实践教育中的建设实践平台、推动实践教育、提高实践水平等问题发表了重要讲话。各大主流媒体纷纷对比赛进行跟踪报道，如中央电视台、北京电视台、陕西电视台、西安电视台、新华社、人民日报、光明日报、中国青年报、文汇报、美国国际日报、中国航空报、国际航空、航空知识、陕西日报、西安晚报、华商报、自动化博览等，搜狐网还专门为比赛推出了详尽的专题报道。
二、举办大赛检验实践创新能力
空中机器人是一项系统工程，如果可靠性得以提高，它就是可以实用的无人机。空中机器人的设计与制造涉及到机械、电子、计算机、控制、飞行动力学等多个学科，在具体的问题中，又涉及到飞行器的设计、制作，控制系统的设计、电路板制作、传感器应用，数据通信、图像识别等多方面的知识。这样一个复杂的系统要求所有队员不仅自身要具备比较全面、扎实的专业知识，而且要善于与不同学科的队友进行合作，要有团队协作精神。一般来说，每个参赛队都将队员分为几个小组，有负责系统决策的，有负责飞行控制的，有负责数据通信的，有负责图像识别的等等。举例而言，获得此次大赛固定翼组冠军的西安交通大学空中机器人队分工很细，但每个小组在解决自己负责部分的任务和功能实现时，还会考虑整个系统互连的便捷和可靠性等，这就极大地锻炼了他们的团结协作能力。值得一提的是，此次荣获固定翼组亚军的北京航空航天大学“巡天”队，由一名博士生带领六名本科生完成，非常难得。与许多参赛队相比，他们的飞行器从硬件到软件，大部分都是自主开发完成的，并且实现了自主飞行，体现了较高的水准。几名本科同学平时的课程学习任务非常繁重，他们利用假期和课余时间制作高水平参赛飞行器，不仅激发了他们刻苦学习的劲头，促进了书本知识的掌握，还极大地培养了他们的团队精神和集体荣誉感，锻炼了承受失败和挫折的能力。参与比赛，对同学们的实践创新能力是一种锻炼，也是一次检验的机会。我们举办大赛的宗旨在于培养人，也在于借此机会检验各单位所培养学生的实践创新能力。
三、发展大赛推动实践创新教育
中国空中机器人大赛的举办为广大教育工作者和学生提供了一个较量的大平台，一个交流、协作的大平台，一个提高学生实践能力，培养国家科研优秀后备力量的大平台。首次大赛表明，通过比赛，可以激发同学们从事科研的兴趣，培养同学们刻苦钻研、实事求是、探索创新的精神，还有利于他们树立为国家大事业献身奋斗的志向。
此次参赛的不少参赛队员，通过准备、参加比赛，体会到了自己认知和能力上的不足，明确了自己努力奋斗的方向，坚定了从事科学研究的信念。在交流中我们发现，有不少本科生和硕士生表明态度，希望进一步深造，通过参加空中机器人大赛从各方面对自己进行锻炼，这正符合我们培养一流拔尖人才的目标。
航空航天和自动化领域是关系到国家未来发展的重要领域，需要有一支专业知识拔尖、综合素质过硬的队伍，因此培养高层次的拔尖专业人才，为国家输送一批将来的学术带头人和专业骨干是高校和研究院所义不容辞的责任，也是历史赋予科技界和教育界的责无旁贷的重任。中国空中机器人大赛对于加强实践教育、促进多学科融合、培养高素质人才的推动非常明显，其意义重大而深远。
四、总结大赛展望实践创新应用
首届中国空中机器人大赛在社会各界的关注和支持下顺利落幕了，这次大赛只是一个起点，通过交流和竞争，代表各学校的各参赛队今后将在更高的水平上进行切磋。
这次大赛给我们加强实践教育、培养创新人才，探索新时期的人才培养模式带来了一些启示。
1 空中机器人作为一个系统工程，融合了多学科的知识，其辐射面广、影响力大，对不同专业的学生都有积极的带动作用，能够充分激发起广大同学的兴趣和热情，积极投身其中。
2 空中机器人是一项科技含量高，对理论知识和实践操作要求均较高的科技项目。在设计和制造过程中，需要将多学科的理论知识与工程实践紧密地结合起来，在锻炼学生工程实践能力的同时可以进一步巩固专业知识的掌握，能够培养学生刻苦钻研、持之以恒的科学精神，磨练学生的意志品质，增强团队协作精神，提高学生的综合能力；
3 空中机器人是航空航天科学与智能控制技术渗透交叉的新领域，对机械、电子、计算机、自动化、空气动力学等多学科具有积极的推动作用。鼓励学生积极的投身其中，有利于培养学生开拓创新，积极进取的精神；
4 参加空中机器人大赛涉及多个学科，需要众多成员，也需要较大的投入。从首届大赛的结果来看，做好了组织工作、学校支持力度大的参赛队能取得比较好的成绩。
中国空中机器人大赛今后将每年举办一届，并逐步与国际接轨。组委会目前正在积极考虑推动组织、规则等方面的完善，并选拔中国代表队参加国际比赛。
由于空中机器人在技术上具有创新性、前瞻性、多学科综合性和极大的潜在实用性，因此它必将受到各方关注，在多个领域将获得应用，如反恐侦察、森林防火、大坝检测等民用领域。许多技术经过改进，更是可以应用于多个领域，并且将极大地促进相关产品的国产化、低成本化，举例如飞行控制系统、惯性组件等。这些产品在之前较为依赖进口产品，高校研究人员和学生们利用空中机器人这一平台，对相关技术进行探索和实践，可以为技术应用做好前期准备。我们有充分的理由相信，这一赛事将对我国航空航天科技发展产生一定的推动作用，为实践创新技术的应用做好准备工作！
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