贵州快3注册开户 智勇“三兄弟”敲响胜利之鼓――记亚太大学生机器人大赛冠军团队

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教师队伍

智勇“三兄弟”敲响胜利之鼓――记亚太大学生机器人大赛冠军团队

发布时间:2019-10-27 21:04:09

    哈工大报讯(本报记者 闫明星)“向东京进军,我们一定赢!加油!”二校区文体活动中心,一间堆满箱子的房间里,一条鲜红的条幅赫然挂在墙上,它既激励着同学们不断精益求精、追求卓越,又昭示着哈工大学生竞技机器人团队夺取亚太大学生机器人大赛和CCTV全国大学生机器人电视大赛双料冠军。当代表队夺冠后,许多同学的心情久久不能平静!因为这次的胜利承载了太多人的梦想和追求!因为这次的胜利让一届届学子付出了太多太多……

冠军:追逐的梦想

    亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛致力于培养各国青少年对开发、研制高科技机器人的兴趣与爱好,提高参与国的科技水平,是为机器人工业的发展发掘培养后备人才的一项重要赛事。中国中央电视台自2002年开始举办CCTV全国大学生机器人电视大赛,并且由每年的国内赛冠军代表中国参加国际比赛,至今已成功举办8届。
    哈工大参加了全部8届比赛。哈工大代表队由20多名师生组成,队员以机电学院学生为主,同时有航天、材料等其他学院学生参加。相关组织工作由校团委和机电学院协同完成,技术支持由机器人研究所承担。
    小小的一个机器人比赛看似简单,却非常复杂,不说每年的主题和评价方式不一样,机器人本身就是一个复杂的机电系统。该系统包括机器人的结构设计和控制设计。结构设计要经历方案设计、三维建模与仿真、图纸设计、加工零件、装配机器人、调试等过程。控制系统则由电机运动控制、可视化界面、主控等模块组成,是机器人智能化的“大脑”。被队员亲切地称为“老大”的指导教师李满天说:“机器人系统需要很多学科的融合,需要学生有非常强的系统观和很强的动手能力,更需要团队合作,而场上对抗是检验学生设计与制作水平的最直接方式。”
    获得比赛冠军一直以来都是哈工大人的梦想,他们也一直为这个梦想而拼搏奋斗。但前6届的成绩并不是很理想,第六届比赛哈工大代表队最终输给了中科大,无缘16强,很多同学伤心地流下了眼泪,因为他们不甘心这样的失败!以至于第七届比赛之前,李满天扔下了这样的“狠话”:如果今年再进不了16强,以后这个比赛将在哈工大消失……也许正是他的“狠话”起了作用,也许是同学们的多年付出和积淀终于到了收获的时候,哈工大代表队在第七届比赛中获得亚军,实现了历史上的重大突破。第七届代表队学生负责人王永滨在比赛时嗓子都喊哑了。他回忆说:“当时压力非常大,如果不出成绩,那届比赛可能是哈工大最后一届,那么我会内疚一辈子的。所以尽管那一年遇到了许多困难,但我们最终挺过来了。没获冠军是有点儿遗憾,但结果还是比较理想的。”第七届队员完成了他们的使命,但他们的心一直都属于这支能战斗有激情的队伍。参赛队员邓强在离开哈尔滨的火车上给第八届队员发了这样一条短信:“和你们在一起,我不但学会了怎么去做机器人,更学会了如何去做人,也认识到自己身上很多缺点,这一年对我太重要了,让我终身受益匪浅,我会一直关注机器人大赛的。”

勇:“三兄弟”手握双料冠军

    就是在邓强等一届届队员的期盼中,第八届哈工大学生竞技机器人团队于2008年10月组队,经过9个月备战,先后制作改进了三代机器人。2009年6月23日,带着梦想和期盼,哈工大代表队带着三兄弟――“极速”、“狂飙”两台轿夫机器人和“飓风”旅行机器人赴京参加CCTV全国大学生机器人电视大赛暨亚太大学生机器人大赛国内选拔赛。大赛的主题是“共同旅行,敲响胜利大鼓”。每支参赛队伍派出3个机器人上场,其中一个自动机器人和另一个由场外选手通过缆线控制的机器人合作抬起一根横杆,横杆上悬挂着一个正方形的托盘,象征乘坐工具“肩舆”。比赛中,自动机器人带头,受人工操控的机器人紧随其后,前进至充当旅行者的机器人等待处,这时前两个机器人要停下来载上旅行者继续前行。3个机器人一路“翻山越岭”,穿过“树林”,接近终点时,旅行者须跳下“肩舆”,去敲响3面大鼓。每局比赛限时3分钟,率先敲响3面大鼓的队伍获胜。
    对本次比赛,大家还是有一定信心的,因为在学校场地的测试成绩非常理想,因此学生定的最低目标是4强。本届代表队学生负责人肖滔对队员说:“咱们付出这么多,不得冠军,都对不起自己!”虽然如此,但大家还是不敢有丝毫懈怠。6月24到京当天晚上,队员们就自觉地聚在一起,大家还讨论到小车如果出现问题怎么处理。果不其然,6月25日,比赛场地与代表队开了一个很大的“玩笑”。在场地调试中,轿夫机器人运行非常顺畅,但旅行机器人却一直出错,几乎没有完成过预定路径。问题究竟出现在哪里呢?同学们疑惑了,有眼尖的队员突然发现,鼓台是灰色的,而在规则视频中,鼓台都是橙色的,是否是灰色的鼓台在作怪呢?经过检测,问题确实出在鼓台上。队员们马上向裁判申诉,而裁判长虽然承认颜色与规则视频中的示意颜色差别很大,但因没有破坏规则拒绝更改鼓台的颜色。环境已经不可改变,队员们只能自我“救赎”。经过商量,代表队决定马上调试出一条新的路径。但此时离比赛只有两个晚上的时间,这么短的时间,还没有场地,能调试出来吗?调试出来了效果能保证吗?大家心里都没底,这两个疑问就像大石头一样压在队员的心里。这时候,队员们强大的战斗力显示出来了。6月25日和6月26日,队员们连续两晚通宵调试。当看到还算满意的结果时,大家都深深吸了口气,顾不上休息,直接开赴比赛场地。6月27日-28日的小组赛,哈工大代表队战胜了最强的两个对手武汉大学和北京邮电大学,以小组第一出线。6月28日的淘汰赛中,履带机器人新路线的不稳定性出来了,敲鼓时出现了问题。但对手刚一上场就犯规了,这给了哈工大代表队机会,经过现场调整最终顺利敲响了鼓。
    赛后,哈工大代表队紧急调试使得机器人以最佳姿态迎接后面的强敌。在8进4比赛中,代表队再次轻松战胜了北邮,半决赛对阵电子科技大学。因为在之前的比赛中,哈工大“三兄弟”的时间比电子科技大学快了接近两秒。因此,电子科技大学不得不冒险提高速度而导致犯规,结果哈工大轻松过关。决赛对手是在比赛中表现一直很稳定的东北大学。决赛前,队员们心里都坚信能赢,校旗都准备好了。19秒,当鼓声响起来的时候。队员们高举着国旗和校旗,大声欢呼,冲向场地,现场充满了欢声笑语。最终,哈工大代表队以1.8秒的优势战胜了对手,从内地43所参赛院校中脱颖而出,并获得了唯一一张进入东京决赛的入场券。肖滔说:“纵观整个比赛,两台轿夫机器人配合无间,速度是全场最快的,从未出现错误,稳定性也是全场之冠。而履带机器人虽然遭遇了场地造成的严重问题。但经过调试之后,也拿出了毫不逊色的冲刺速度。”
    得知哈工大代表队获胜的喜讯,哈工大校园沸腾了。副校长张洪涛寄语同学们说:“这个成绩的取得来之不易,要把参加比赛当作一个宝贵的经历和锻炼的机会,不断充实和提高自己,在国际舞台上更好地展示哈工大人的风采,在东京夺取冠军。”载着校领导的殷切希望,8月22日,哈工大代表队远赴东京,与来自亚太地区20个国家和地区的21只代表队角逐2009亚太大学生机器人大赛。在小组循环赛中,哈工大代表队以绝对优势战胜孟加拉国和沙特阿拉伯,顺利进入八强。在接下来的淘汰赛中,哈工大代表队分别战胜了韩国和越南。决赛在哈工大和同样一直没有败绩的香港大学之间展开,最终哈工大代表队以18. 5秒胜出,以5场全胜的成绩摘得大赛冠军。赛会评委对哈工大代表队的评价为:操作稳定、速度快。

智:“三兄弟”学会“交流”

    冠军,属于心无旁骛、坚持不懈的团队。正是哈工大团队上下一心,历时9个多月,攻克了一系列难题,在结构和控制设计等方面不断进行创新,让“三兄弟”开启了智慧,学会了交流,使得他们在夺冠的天平上增添了重重的一个砝码。
    对于哈工大代表队能够夺取冠军,代表队电控组组长尉成果说,主要还是新技术、新设计的应用,提升了机器人的智能化。”为了让机器人更‘聪明’,我们给他们设计加装了更先进的传感器。一般情况下,机器人即使停止不动,其传感器也会认为它有轻微移动,并出现误差积累,所以比赛场地地面上都画有各色线条便于机器人识别并设定路线。而我们对轿夫机器人不但加装精度更高的传感器,还设计了陀螺定位系统,这使得它们在3分钟内的水平误差降低到了1度,比普通机器人减少了10多度。这不但提高了它们的智能化水平,更让它们即使脱离地面标线指引也可准确活动。而旅行机器人加装了由我们学生自主设计研发的激光雷达定位系统,借鉴雷达探测模式,对平面进行扫描来判别障碍物。这使得它在行走过程中受到的干扰更少、更稳定,智能性也更高。”
    在机器人设计制作过程中,哈工大代表队遇到了一系列问题,像穿林时,一开始没想到轿子出现了后移、不平衡的问题,这是速度快所带来的飘移。经过大家10多天的思考,队员们先是想到了一个办法,给机器人加个铁块,但速度受到了不小的影响。后来队员们根据圆弧等原理进行了后移设计,在爬坡和穿林过程中利用摆动功能控制弧形路径,使机器人保持一个平衡、合适的状态。肖滔说:“其实大家整体的技术水平差距不是很大,我觉得更多的还是如何让机器人配合起来。前几届的比赛都是一个机器人单独作战,今年则要求3个机器人相互配合,很多队伍失败就失败在配合失误。我们最成功的也就在于让‘三兄弟’有了‘交流’。在10场比赛过程中,我们抬轿机器人在速度控制和路径规划上是做得最好的。其他学校基本都是两个抬轿机器人各自为政。这样,后面机器人停下了或出现了其他问题,而前面机器人毫不知情自己跑了的情况时有发生。为了解决这个难题,我们为机器人加装了轿杆滑动量实时测量系统,这个系统主要由测量角度的光电码盘和滑轮构成,通过轿杆移动引起滑轮转动,让两个机器人实时感知对方的位置、速度,并随时调整自己的动作,通过这种‘交流’实现了它们之间的协同配合。”这一设计在最终的决赛中再次发挥了重要作用,让“三兄弟”在比赛中分外默契。

收获:鼓声响起来

    机电学院团委书记苑颖认为哈工大代表队取得冠军,成熟的团队管理机制功不可没。经过8年的运作,哈工大学生竞技机器人团队形成了研究生指导、大四本科生制作、大二和大三作为后备梯队的良好机制,使得这个团队始终保持着旺盛的生命力。而且机电学院为本院参赛学生的毕业设计提供了“绿色通道”,毕业设计可用完成机器人制作代替。为何要提供这种“绿色通道”?机电学院党委副书记邵兵说:“机器人系统是个典型的机电系统,通过比赛可以培养学生的工程观、系统观,锻炼跨学科的合作,让同学对系统中的其他学科也有深刻的理解。其次通过比赛锻炼了学生团队协作能力,在之后的工作和学习中能够更好地与别人交流合作。往届参赛队员在后来的工作和学习中都取得了优异成绩就是一个明证!”
    18. 5秒,为哈工大带来了冠军,但这个成绩的取得并不轻松,而是充满了同学的泪水、汗水。哈工大机器人代表队2008年9月进行宣传并招新,大四学生是主力,有20人左右,大二、大三每届10左右,是作为后备培养的。10-11月,邀请有经验的老队员对队员进行系统培训,并把队员分为电控和机械两个大组。在培训中,电控组和机械组就已经开始讨论策略了,还细化为一个个小组进行开发、设计和制作。到了设计后期,代表队实行“上班制”,每天分成3个时间段,上午、下午和晚上进行封闭式管理。他们先后设计了3代机器人,第一代是原理样机,第二代是中间过渡机,第三代才是最后上场的机器人。他们几乎没有寒暑假,彻夜奋战也是家常便饭。这其中的酸甜苦辣,肖滔无疑最有发言权。他即使是吃饭的时候,脑中也一直装着问题,特别是遇到难题时,往往是好几天吃不好,睡不好。他说:“因为我们坚信态度决定一切,细节决定成败,所以一直坚持高标准严要求。这就苦了大家,却锻炼了自己,整个过程从头到尾都要与队员沟通交流。大家有分歧的时候,就要带领大家为了一个共同目标而齐心协力地做好工作,我感觉这一年成长很快。”
    材料学院的张云丰由于对机械非常感兴趣而参加了比赛,他先后制作过轿夫机器人、旅行机器人。由于材料学院不像机电学院可以把比赛设计作为毕业设计,他需要一边做毕业设计,一边准备比赛。相对别的参赛队员,他经常在一二校区来回跑。但他觉得收获很大,“认识了一群从事科技创新的朋友,他们对技术都非常热衷,能力也非常强。在方案设计中不仅要考虑自己,还要考虑他人,考虑团队,那种氛围对人的帮助非常大,使自己对技术和科技创新有了一个更好的理解。”
    2003年就参加机器人比赛、已留校当教师的侯绪研直到现在还关注着比赛。他说,机器人是学生思想创新的一个重要舞台,有好多东西需要学习。当时我念书从没有熬夜的习惯,而为了比赛我都是很晚才休息,一干起来,不知不觉就到下半夜了。第一次工作到那么晚,感觉非常棒,也认识了许多朋友,是这么多年来最值得回味的一段经历。
    一年前,怀着决战东京的美好愿望,竞技机器人团队凝聚到了一起。历时10个月,凭借着智与勇的拼搏,“三兄弟”不仅敲响了比赛的胜利之鼓,更敲响了团队不断开拓创新的前进之鼓,敲响了同学们奔赴成功的希望之鼓。2009年,又是10月,新一届竞技机器人团队成功组建,他们将继续拼搏!

哈工大学生竞技机器人团队夺冠后合影留念