AF811是一种基于小型无人直升机的农药自动喷施系统
进入21世纪，中国改革开放的成果异彩纷呈，社会进步日新月异，智能机器人是时代创新的沃土，中国的科技实力取得了长足的发展和进步，不断赶超世界先进水平。今天我们能与欧美等发达国家同台竞技，共同领略这个时代发展的喜悦和困惑。今天我们也比任何时候都更渴望实现民族复兴的崇高理想和中华崛起的伟大抱负。呼唤民族自强、自主创新，已然成为当下中国人从心底发出的最强音。
智能机器人是时代创新的沃土
人类对智能机器人的想象最初是在科幻小说和电影中展开的，也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们更广阔的想象和创意空间。从20世纪初，美国人创造出世界上第一台可编程的机器手，到20世纪70年代日本本田公司“仿人机器人”ASIMO的问世，再到21世纪初美国具有人工智能的四足军事机器人BigDog和空中高性能机器人风靡全球，走在创新道路上的先驱们不断用精彩的事实告诉我们：智能机器人领域是时代创新的沃土。
我国在智能机器人领域起步较晚，但随着嵌入式计算机、高精度传感器、作动器、机器视觉和人工智能等领域的迅猛发展，机器人这一起初在人们看来的新鲜事物，已经逐渐走进人们的视野，并在工业加工、精密医疗手术、智能家庭服务等日常生活中扮演着越来越重要的角色。
自2008年起，中航工业开始关注智能机器人领域，并将其作为重点发展的新兴领域，因为它带来的技术制高点对于周边产业具有巨大的带动作用，且增长潜力巨大。在中航工业发展战略的引领下，中航工业西安飞行自动控制研究所近年来依托自身专业特点和技术积累，积极致力于高端智能机器人的研发和市场推广，尤其是在空中机器人领域取得了可喜的进展，而用于农业喷施作业的AF811空中机器人便是其中的代表。AF811是一种基于小型无人直升机的农药自动喷施系统。我们给这架不到两米长的无人直升机起了一个亲切的名字，叫做“空中农夫”，AF就是“Aero-Farmer”的缩写。
值得一提的是，2012年3月17日，时任国务院总理温家宝到河南省漯河市舞阳县考察农业工作，AF811无人飞喷系统为总理进行了飞行演示。在演示中，它起飞、悬停、航线飞行、喷洒、降落，所有动作一气呵成，取得了圆满成功。温总理对AF811系统很感兴趣，详细询问了喷施作业的各种情况，包括载重、效率、成本、使用、维护等各项指标和相关内容。温总理在AF811系统飞行演示区域停留良久，他谈到了科技创新对于现代农业发展的重要性，并鼓励大家勇于创新、继续努力。现场很多记者索要了AF811系统的资料，当晚中央电视台新闻联播中播出了现场飞行演示的画面，配发的标题是“发展现代农业，科技这条腿一定要硬起来”。所有这些激励和肯定，更加坚定了自控所大力发展智能机器人的信心和决心。
创新的动力源自技术的积累
空中机器人又叫无人机，近年来在智能机器人家族中，随着市场需求的不断增长和技术水平的发展，它已成为科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。AF811空中机器人从项目立项到河南舞阳演示，加起来也就不到一年的时间。而在短时间内之所以能够研发出一套复杂而又先进的系统，依赖于自控所长期的技术积累和快速研发体系。对于民品而言，时间就是市场，只有将产品更快更好地推向市场，才能在竞争中占得先机。自控所的 GNC-LAB(制导、导航与控制一体化研发环境)便是这种研发模式的金钥匙。利用长期积累的科研经验，自控所将已验证的控制体系构架和成熟算法，采用模块化技术封装到基于Matlab的流程化软件中，从而实现了由飞机模型辨识、控制律/制导律设计，到自动代码生成、半物理仿真、优化计算、试飞验证全流程的高效快速迭代，大大加快了产品推出和优化的速度。
为了使AF811系统适应于更多作物和更广阔地域范围的喷施作业任务，产品的可靠性便成了设计成功与否的关键，而这一点自控所也有自己的法宝。 GNCC一体化计算机搭载了嵌入式实时操作系统，集成了差分GPS、数据链、IMU、空速管等多种传感器和功能模块，功耗低、运算速度快、接口全面，大大提高了飞控和导航系统可靠性，有效降低了体积、重量与研制成本。以姿态解算功能的实现为例，基于MEMS低成本惯性器件结合自控所先进的解算算法，在与国外成熟产品取得相同姿态精度的同时，使姿态解算功能实现的成本降低了20倍，重量减轻了35倍，不仅实现了项目的快速研发，也促进了制导、导航与控制系统的一体化与小型化。便携式地面控制站也是空中机器人的重要组成部分，该产品的研发使操作人员从散乱的设备和电缆中解放出来。高度集成化的设计大大简化了飞行准备和操作使用的流程，友好的交互界面使得非专业人员亦可轻松使用，而系统化的设计和集成式的产品研发模式，也大大降低了地面站的故障率。
AF811空中机器人取得的良好表现与自控所深厚的技术积累密不可分。在项目研制中，自控所统筹规划，充分发挥飞行控制与惯性导航两大专业的技术优势，密切配合、协同合作，使GNC一体化技术得到了广泛应用。
智能机器人的新使命
智能机器人近几十年的发展史，是一个不断挑战自我、彰显控制科学魅力的历史，也是一部从摸索仿制走向自主创新的励志史。21世纪的竞争是以知识经济为中心，以创新能力为基础，以全球为竞技场的竞争。自控所智能机器人事业一路走来，经历了很多风风雨雨，也历练了一支精锐之师，从空中高性能机器人向地面多用途机器人领域拓展，再到机器人组网一体化协同是机器人未来发展的必经之路，也是时代赋予智能机器人的新使命。其中，创新便是智能机器人发展的不竭动力，是航空事业进步的灵魂，更是建设创新型国家，真正实现创新驱动发展的有力保障。
智能机器人已在我国航空科技中大放异彩、屡建奇功，它在科学概念和技术应用之间架起了一座桥梁，它使科学技术得以快速转化为生产力，它符合现代科技发展的客观规律和应用规律，奏响了时代创新的最强音。我们有理由坚信，智能机器人将在我国自主创新的舞台上谱写出更加辉煌的篇章!
