11月7日下午，2020年中國自動化大會專題論壇“無人系統”在上海國際會議中心長江廳成功召開。
該論壇由中國工程院院士、同濟大學校長、中國自動化學會副理事長陳杰教授和上海大學謝少榮教授共同擔任論壇主席。論壇還邀請到北京航空航天大學段海濱教授、重慶大學羅均教授、西安交通大學薛建儒教授、浙江大學曹毅教授、同濟大學陳啟軍教授、北京航空航天大學文力教授、北京理工大學辛斌教授等七位專家，為大家帶來了精彩的學術報告。
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首先由陳杰院士為論壇致辭。陳杰院士表示，無人系統是一個關系到國計民生的重點研究領域，本專題針對無人系統發展的前沿基礎理論、關鍵技術、典型應用，邀請到了國內頂級的專家，涉及空、天、地、海無人系統，旨在為大家帶來一場豐富的學術盛宴。隨后謝少榮教授主持了整個專題。專題現場十分火爆，座無虛席，大量參會代表席地而坐，專心聆聽論壇報告。
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論壇的首個報告由北京航空航天大學的段海濱教授帶來，報告題目為《仿鳥群智能的無人機、有人機共融集群自主飛行控制》。報告從自然界中雁群、鴿群等鳥類集群智能行為中所體現的分布式、自組織、協同性和魯棒性等特點開始講起，涉及了無人機與有人機共融集群。鳥群通過個體決策，最終使得整個鳥群從宏觀上涌現出自組織性、協作性、穩定性及對環境的適應性。無人機與有人機共融集群的目的則是通過分布式決策實現能夠自組織、協調性好、魯棒性強的有人機與無人機異構協同編隊飛行。報告闡述了鳥群集群智能行為與共融集群自主飛行控制的映射關系，通過借鑒鳥群智能行為所表現出的智能涌現特點，使共融集群系統中的無人機可在有人機部分人工干預下，通過局部感知，與其他無人機和外界環境進行實時交互，將鳥群集群的智能涌現宏觀尺度上映射為無人機與有人機共融集群自主飛行控制，并對未來的發展趨勢進行了展望。
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第二位報告人為來自北京理工大學的辛斌教授，報告題目為《無人作戰系統的任務規劃》。報告從國際熱點的無人機、地面機器人等無人作戰系統在利比亞戰爭、敘利亞戰爭、阿塞拜疆-亞美尼亞近期武裝沖突等歷次戰爭中呈現出強大的戰斗力講起，展現了無人作戰系統的重要軍事價值。無人系統技術目前正向智能化、自主化、集群化等方向發展，對于智能自主無人系統而言，無論單體還是集群，任務規劃技術都是一項核心技術，對無人系統的作戰效能有著極為重要的影響。報告從無人系統能力譜和控制系統的角度闡述了無人系統任務規劃的基本概念與范疇，然后從資源分配、運動規劃和多平臺協同任務規劃三個方面介紹了報告專家在無人系統任務規劃方面的研究。
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第三位報告人為西安交通大學的薛建儒教授，題目是《智能駕駛決策-自主與協同》。報告首先說明了自主智能運動系統是在人工智能與機器人領域備受關注的智能機器。然而，實現完全自主的無人系統依然面臨著諸多不確定性、脆弱性和開放性問題，因此需要考慮將人的作用或人腦的認知機制引入到無人系統中，形成混合增強智能系統。報告結合其團隊在無人車上的多年實踐與探索，介紹了混合智能駕駛的兩種形態：人機共駕、受腦認知和神經科學啟發的自主駕駛以及它們的共性和各自所面臨的挑戰性問題，并介紹了報告人研究團隊在無人車自主定位、交通障礙物運動分析、駕駛決策學習等方面的主要研究進展。
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第四位報告人為浙江大學的曹毅教授，報告題目為《化工園區無人系統大氣污染溯源》。曹毅教授的報告展示了由國家重點研發計劃資助的浙江上虞精細化工園區大氣污染溯源項目中無人自主系統的應用。大氣污染的監測防控是化工園區實現智能化的重點，由于傳統固定監測站具有分布稀疏、監測范圍有限等局限性，難以實現大氣污染快速精確溯源，而由無人機和氣體檢測儀組裝成的無人自主系統具有采樣位置立體靈活、分析決策一體化等優勢，可以彌補固定監測站溯源能力的不足。無人自主系統根據實時采集到的地理位置、濃度、風速風向等信息來進行分析，結合內部的搜索算法來選擇下一步的采樣位置，經過多次推理決策后完成既定任務。報告首先分析了無人自主系統在化工園區溯源項目中的兩類主要任務：廠區排放速率的核算和氣體泄露源的定位，然后討論了將已有的多種無人自主系統溯源算法應用在實際情景中的優點和缺點，最后探討了未來化工園區內大氣污染溯源方面可能的發展方向。
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第五位報告人為同濟大學的陳啟軍教授，報告題目為《機器人多維感知關鍵技術研究及應用》。報告首先回顧了自主移動機器人在復雜環境中需要實現感知、理解、定位、建圖以及導航等功能，為實現這些功能，需要解決單一傳感器的局限性同時應對動態大尺度場景的復雜性。報告人提出了通過融合場景結構信息計算絕對尺度解決單目視覺傳感器的空間尺度歧義問題，展示了為應對復雜動態場景提出的基于深度學習的端到端方法，實現了跨域空間的自主對齊，同時利用主動學習技術和全息網絡架構設計解決了深度學習的樣本不足和計算效率問題。
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第六位報告人為北京航空航天大學的文力教授，題目為《仿生軟體機器人：結構，驅動與系統》。報告首先介紹了軟體機器人這一前沿方向，隨后說明了用于淺海活體海珍品捕撈的水下作業機器人的研發難點主要為水下環境感知、目標生物識別、高效無損抓取。報告圍繞基于軟體機器人技術的水下環境感知與目標抓取這個關鍵科學問題，構建了一個集連續軟體機械臂、柔性末端抓持器、水下移動機器人于一體的新的科學與工程實驗樣機。報告主要包含三個方面的內容：1）介紹了集吸附、纏繞、感知能力為一體的可自主抓取的軟體章魚觸手機器人；2）介紹了一種基于反向等曲率快速求解連續軟體機械臂的逆運動學模型，為實時控制奠定基礎。進一步針對水下復雜環境，采用一種新的在線機器學習控制方法來解決軟體機械臂的內部靜態非線性、外部環境、水下視覺反饋擾動的耦合效應，實現柔性機械臂在水下不同擾流環境中的閉環自主抓取；3）將軟體機械臂與仿生水下機器人平臺（螺旋槳式、多足仿生式）結合，實現了近海的海珍品采捕、垃圾收集等工作。
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最后一位報告人為重慶大學的羅均教授，報告題目為《海面智能無人系統關鍵技術創新與應用研究》。報告首先說明了智能無人系統將改變人類未來社會、經濟和軍事的形態，而海面智能無人系統是空天地海智能無人系統的關鍵節點。由于“無人”帶來的高速、高加速度和高機動對傳動系統的極限載荷挑戰，同時也面臨智能無人系統在高海況下航跡精準跟蹤控制難、動態避障難、布放回收難、在低頻振動噪聲和跳頻強線譜下的聲隱身難等諸多挑戰。報告圍繞這些挑戰開展海面智能無人系統傳動系統嚙合機理和表面完整性、姿態空間和流體擾動空間映射抗干動控制、不確定集約束的碰撞錐推演避障控制、非線性負剛度結合智能流變技術的調剛度、調阻尼和非接觸磁傳動等技術創新，并介紹了海面無人系統在信息不確定與缺失情況下的自主感知機理與決策等方面的研究工作，最后介紹了海面智能無人系統的應用情況。
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報告結束后，陳杰院士做了總結發言，指出七個報告涵蓋了從天上到地上、從空中到海面、從剛性到軟體、從鳥群到章魚的各類無人系統，內容豐富，觀點新穎，應用豐富，亮點紛呈。陳杰院士指出無人系統的發展需要人工智能、自動化和機械等多個學科交叉融合，既有具有挑戰性的基礎研究問題，又有非常接地氣的應用前景問題，對廣大自動化研究者是非常好的切入點和抓手，希望大家繼續關注無人系統的發展，共同推動我國無人系統從理論到應用的全面發展。
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來源：大會組委會
