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无人机专家齐俊桐的蓝天飞行梦

2018-05-02 点击量:

  一位80后博导的蓝天飞行梦 

  ——记天津大学无人机研究团队专家齐俊桐 

  □   本报学生记者   王芳芳 

 

齐俊桐教授 

  齐俊桐 1981年出生于天津,2004年毕业于天津大学自动化专业,2009年获中科院沈阳自动化研究所工学博士学位;2016年回到天津大学,任机器人与自主系统研究所副所长、教授、博士生导师;主持国家自然科学基金重点项目、国家“863计划”“973计划”等项目 40 余项;获中国专利优秀奖、辽宁省科技进步一等奖、辽宁省自然学术成果一等奖、天津市“131”创新人才第一层次、天津市创新人才推进计划青年科技人才、天津滨海新区创新创业领军人才等奖励。目前,他致力于无人机前沿技术的研究及产业化工作,研发的无人机飞控系统和相关产品创造经济效益逾3亿元,产品应用于农业植保、物流配送、救灾救援、公共安全、极地科考等领域,央视《新闻联播》节目多次报道,社会效益明显。他带领的团队研发出我国具有自主知识产权的救灾救援机器人及世界尖端水平第五代飞行机器人,曾被世界权威学术期刊《Journal of Field Robotics》评为“中国唯一、全球十大最有影响力的飞行机器人研发及应用团队”。 

  情系飞行   献身“无人机” 

  从20世纪初飞机诞生起,人们就萌发了研发无人机的想法。至20世纪30年代,英国费雷尔公司将一架“女王”双固定翼飞机改造成无人靶机,开启了无人机进入航空史的序幕。随着无人机技术逐渐成熟、制造成本和进入门槛降低等,无人机领域呈“井喷式”发展。

  无人机属于机器人的一种,按照用途可划分为四类:模型级、消费级、商用应用级及军用级。模型级无人机只是能飞起来,但因缺少飞控大脑,可能飞几次就会炸机;高端消费级无人机主要是用来做航拍娱乐,虽然飞行的稳定性一般,但足以提供一个非常另类的“上帝视角”;军用级无人机则主要用于战场勘察、电子干扰及作为空中通信中继平台等。

  先不提“高大上”的军用级无人机,以商业垂直领域无人机为例,它便和消费级无人机差异明显。其产业链非常广,且分工更为明确,需要做部件的、做控制系统的、做机体的、做服务的人员各司其职。在商用领域中,它的需求与航拍娱乐级也有很大不同,比如输电线路巡检及农业喷洒,其机型、要求、控制和售后也各有偏差。所以商业无人机应用产业链分工明确。

  齐俊桐团队没有像“大疆”一样进军相对容易轻松的消费级无人机市场,而是选择进入了商业无人机市场。“相比消费级无人机身边相伴的飞鸟、白云等美景,商业级无人机常常打交道的是密布的高压电线和农作物,无论环境合适否,都要完成飞行任务。”齐俊桐描述说。

  “飞行”是齐俊桐从小的梦想。在上小学时,他就爱玩飞机游戏。“因为对天空太过热爱,某种程度上,打飞行游戏通关也塑造了自己对飞行最初的理解和概念。”齐俊桐在高中时由于眼睛近视,未能达到飞行员特招标准,与飞行员梦失之交臂。不过,不能亲自驾驶飞机没有彻底让他灰心,相反,他转而希望生产或研发飞机:“不能亲自驾驶,那就让无人机自己飞上蓝天,替代自己的眼睛去俯瞰吧。”齐俊桐报考了天津大学学习自动控制,选择了飞行控制的课程,研究生又选择了当时无人机的摇篮——中科院沈阳自动化研究所,继续从事无人机方面的研究。

  说起与无人机的不解之缘,齐俊桐谈到了参与2013年雅安市芦山县地震救援时的情景。当时他利用无人机做搜救工作,当地的老百姓放下了手中吃饭的碗筷,用手机仅余的一点电量去拍照。“当时已经没有电了,而且也没有食物了,他们的手机基本上只是用来做非常应急的通信,但是他们都把手机打开,去拍这个画面。”老百姓的举动让齐俊桐觉得自己做的工作距离真正实际救援还有很大差距。也正是这次的经历,让他心理发生了变化。在此之前,他对于无人机还只是源于兴趣,但从那之后,更多的还有一种责任感。

 

2017年阿里公司举办的云栖大会上,齐俊桐团队研发的无人机对外展示 

  无人机的研究极其艰苦,很多高大上的试验都是在高温、高湿等非常复杂、严酷的环境下进行的。这一艰苦的过程也是将国家无人机从0发展到1的过程。随着技术的进步,齐俊桐及其团队成员逐渐将无人机向商业、农业领域推广,并获得了成功。

  中流砥柱   “十年磨一剑” 

  齐俊桐团队在研发无人机时,最先遇到的瓶颈是人才稀缺的问题。因为这个方向从0到1的时候,齐俊桐只是以学生的身份在做,科研时间也相对受限。那时做实验、试飞,总遇到这样那样的故障,有故障了也只能晚上修,因为只能在白天做实验。不管多晚,他们也要把整个飞机修好,为的就是第二天早起能够接着飞,这对精力、体力是一个非常大的考验。他们要干的不仅是简单地拧个螺丝钉,还要拆卸发动机、清洗机油、清洗电路等,常常弄得满身脏兮兮的。

  客观讲,兴趣是齐俊桐做无人机的原始动力,但除兴趣外,更重要的是他有强大的毅力和执著的精神。“十年磨一剑”,从最开始的晚上修零件,到一步步主持国家大型项目,齐俊桐在背后付出了很多,经过了一个漫长积累的过程。“无人机这种系统性的大型项目跟基金项目不太一样,基金项目有一些新的想法和一些实验设备,再有一些文章,基本上就可以成型了。但无人机项目需要有实践的积累,大多数项目的工作甚至30%都是提前已经做过的,只有展现出足够的能力,才能让别人信服。也就是说,无人机项目需要很多预先的投入。”齐俊桐如是说。

 

齐俊桐在《天天向上》节目中对汪涵讲述无人机故事 

  开始的时候,资金缺乏也是无人机项目的限制之一。齐俊桐当时没有项目支持,只能先从别的项目借钱,然后才能起步。直到他做出来一些产品时,拿着这个产品去争取大型项目,才得到了支持。“当有了资金,靠自身积累在某个行业领域做出来比较好的成果时,才是最容易拿到大项目的时候,所以说资金对行业前期研究很重要。”

  齐俊桐来到高校做项目时,遇到了另一个小困难就是用人的权利得不到保障。“主持一个大项目,没有干活的人是不行的。所以,那个时候缺少干活的人是最大的困境。好在从2016年天大放开了科研人员的编制。这解决了困扰大项目的核心问题,突破了工程技术人员短缺这个瓶颈。”

  齐俊桐说,无人机行业的最大难点是技术链很长,需要很强的技术整合能力。如果这个技术链上有一个点比较弱,那么整个链条就没办法串联起来。现在让任何一个小团队单独搞飞控或搞数据都不难,真正的难点在于如何把这些技术整合起来。只有这样,无人机技术才有可能真正地爆发。面对种种难题,齐俊桐没有轻言放弃。十年饮冰,冷暖自知,通过不懈的努力,他终于迎来了无人机步入商业化的阶段。

  在无人机行业继续井喷式发展的现状下,人们已经形成了一个共识,那就是技术的发展已经超出了管理的水平。“谁也没有想到技术现在发展得这么快,而且还成为了中国领先全球的一个热点,甚至可以看作类似中国高铁的另一张技术名片。”齐俊桐介绍道:在无人机已然成为未来增长点的状态下,我国正在积极地做相应的规划,包括管理的和标准的规划,放开一些可控的、简单的无人机应用研究控制。“比如说无人机航拍、农业应用等,因为这些无人机不会对人类有大的伤害。但是对于大型的无人机,国家目前还在制定规则予以控制。”

  2012 年,齐俊桐开始被一个问题困扰:在研究所里一天待下来,到底得到了什么?积累了什么?他觉得自己带领团队研制出了业界领先的无人机,但没有给客户带来持续的价值和利润,最后得到的只是一个个技术样本。由此他认识到,无人机必须进一步走产业化的路线。

  2015 年,齐俊桐终于下决心,要让无人机给社会带来实际价值。因此他响应国家创新创业的号召,从研究所出来,成立了“一飞智控(天津)科技有限公司”,在教学、科研的同时推动他的科研成果产业化。

 

齐俊桐在碧峰峡镇执行空中搜索排查任务 

  “从科研者到创业者,在心理上需要跨道门槛。”2015年,齐俊桐刚刚开始创业的时候,就对社会角色转变所带来的不适感深有体会,他认识到,自己所面临的最大对手正是他自己。对他来说,如何把过去的科研者光环去掉,将科研心态转化为产业心态,是一个很大的挑战。

  齐俊桐团队在飞行控制系统上拥有技术优势,所以刚开始创业就吸引了多方投资。但在打开市场阶段,却面临普通客户对于新产品和新技术的天然不信任感。为此,他立即调整策略,组织人力建立起了一支技术服务团队,把研发的农用无人机送到客户手里进行免费试用,让客户体验到技术优势。齐俊桐说,那段时间,为了让客户对产品更加信任,他和团队成员不停地奔波在各个试验场,一点都不敢懈怠。

  “顶天立地”   为国育英才 

 

 齐俊桐在华北首家无人机试飞基地仪式上演讲 

  在科研的同时,齐俊桐也不忘总结自己作为导师的育人理念,思考应该如何去培养自己的学生。虽然年纪轻轻就成了博导,但齐俊桐在培养学生方面却有着独到的见解。

  听过很多人的开题、答辩过程后,齐俊桐悟出了一个道理:那就是首先要让学生知道,为什么要做这件事,如何做“顶天立地”的研究。齐俊桐认为;“顶天”指做一名学术领袖,“立地”就是将来要成为技术上的领袖。他了解到很多学生在答辩时,并不知道这个课题背后的来源,大多数学生的回答是,我们课题组是做这个的,我导师是做这个的,或者说现在市面上这个比较热。没有背后的逻辑,最后做出来的东西不“顶天”不“立地”,不过是花着国家的钱却干着一些重复的事情而已,既不能在学术水平上引领国际上的发展,又不能让研究成果在某一方面推动产业的发展,这样的研究基本上算是失败的。

  在学生选题方面,齐俊桐会设置上下线,让他们在线内自由选择一个感兴趣的方向,并要求学生在选题时一定要花时间认真思考课题的来源。他本着对学生的尊重,和他们充分交流,宽中有严、宽严相济。

  在人才培养上,齐俊桐重视技术和市场。目前高校科研大多重视理论引导,因为理论突破是高校考核的一项重要指标,但不同的专业也不尽相同。天大是以工科见长,培养的更多的是学术领袖,而非技术领袖。然而国外恰恰相反,比如TED演讲中有很多是在技术领域杰出的教授。齐俊桐要求自己所带的工科博士生至少要了解一下现在的市场和产业情况,知道市场需要什么,也知道自己的研究能为市场作出哪些贡献。“学生培养是一项系统工程,要产学研相互配合,这样才能更好地培养适合于行业和市场需求的人。”

  对于近年来的创新创业热潮,齐俊桐认为:创业应该是高端的创业,而不是解决就业,有个活儿干就行;要让他不仅有活儿干,还要带领很多的人都有活儿干,这才有意义。学生在校期间应该更多地打好专业基础,更多地走进实验室、走进老师的课题,多从老师那里取经,深入理解市场和产业,有一定积累之后再去创业。

  忠诚无价   托举“中国梦”  

  齐俊桐把绝大部分时间都留给了无人机科研事业。他每天6点起床,提前一个小时去工作。因忙于科研,齐俊桐失去了很多宝贵的东西,他认为自己对家人亏欠太多。

  齐俊桐去沈阳读书时在天津家里种的茉莉花,成为10多年来他父母的忠实陪伴者。母亲骑自行车摔伤手、父亲发高烧,齐俊桐都是后来才得知的。为了科研事业,他牺牲了照顾父母的时间。他跟爱人和女儿及其他亲人在一起的时间也很少,这导致了女儿对他的生疏。

  2014年10月,齐俊桐在湖南卫视《绝对忠诚》节目中说:“忠诚就是在你的理想、你的梦想的路上不转弯、一直走,不受诱惑或被其他的事情所打断,一直走下去。台上一分钟台下十年功,任何成功都并非轻而易举,而必须付出大量的时间、精力和汗水。”

  对家人的亏欠,是齐俊桐为科研付出的代价,但正是他对事业的忠诚,才为更多的家庭送去幸福。

  在2017年农业作业季,搭载齐俊桐团队自主研发的飞控系统的无人机已为超过100万亩作物喷洒了药剂,使用喷剂近千吨,为北至黑龙江、南至海南的29个省份农业作物撑起了一道“保护伞”。

  齐俊桐团队自主研发的自适应飞控算法,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,为无人机装上了“大脑”。他们还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——“百思智云”云平台,相当于让无人机拥有无形的“手臂”。

  在2017年12月1日央视播出的《机智过人》节目中,齐俊桐团队制造的无人机“一飞”对阵曾打出过时速300公里/小时高速球的羽坛名将鲍春来。面对强大的对手和测试现场错综复杂的电子环境干扰,“一飞”完美躲过了鲍春来的10发“子弹”获胜,并最终获得了由中央电视台和中国科学院联合颁发的“机智先锋”奖。

  近日,一飞智控在行业内首家得到中航1亿元战略融资,正式晋升国家队行列,并宣布进军国际通航市场,企业朝空中自动驾驶领域独角兽稳步发展。

  齐俊桐团队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。齐俊桐用自己的忠诚和信念托举了“天大人”的“中国梦”。

  (转自天津大学新闻网 本版资料提供:刘嘉玥 白富强 王梅 本稿刊登于2018年4月30日《天津大学报》第三版 编辑 李丹 学生编辑 李宜睿 王芳芳 元滢洁 

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