今年夏天，一群中國的少年在美國聖迭戈舉行的第21屆國際水下機器人大賽（RoboSub）中大放異彩。他們打破了這項賽事美國與加拿大二十年對冠軍的壟斷，讓中國成為繼美、加之後，成為第三個獲得冠軍的國家。
這群少年來自哈爾濱工程大學的最大學生社團E唯協會。從社團成員到世界賽事的頂級秀場，周瀚文完成了飛躍。近日，廣州日報記者連線採訪了該協會水下機器人項目的隊長周瀚文，探索獲獎背後的故事。
文/廣州日報全媒體記者 羅嘉妮、楊逸男
圖/受訪者提供
E唯成員在測試水下機器人
成功來之不易，在短暫的喜悅後，周瀚文很快就恢復了平靜。
“我沒有特別高興，就是拿到冠軍以後高興了一小會兒。”如今在讀研二的周瀚文說，獲勝僅僅是人生當中一件小心願的達成。“短期內的目標實現了，其他的沒有想太多。”
迷茫時接觸到“水下機器人”
2013年，周瀚文在大一時加入協會。入會後的周涵文快速地融入社團，學習基本的電路、編程知識和基本軟件的操作。“每逢第一學年結束的暑假，大一新生就有機會出去參加一些競賽，會製作一個完整的作品。”
大一的這一年，周瀚文就覺得收穫滿滿，入了門，紮實了基礎。但到了大二，許多會員漸漸淡出，不再參加社團活動，同期的會員裡只有周瀚文一人還堅持去實驗室。“那段時間裡實驗室幾乎沒有人，我也挺沮喪、挺迷茫的。”
正是在這一年，他開始接觸水下機器人項目。
這個項目的基本目標是通過精準的算法設計，讓機器人在水下能夠完成各種各樣的賭博遊戲來展示它的自主性，設計者並不參與水下過程。算法的精確度越高，機器人的自主性越高。
而在水下機器人的眾多比賽中，國際水下機器人大賽（RoboSub）是業界公認的該領域最高級別賽事，被譽為這個領域的“世界盃”。從1998年第一屆比賽至今，已經舉辦了21屆。歷屆參賽隊伍都來自世界頂級高校，如麻省理工、哥倫比亞大學、東京大學、多倫多大學等。從2011年起，周瀚文所在的哈爾濱工程大學每年都會參加這項賽事。
大三後，周瀚文和其他堅持下來的隊友成為協會的核心成員。他也開始擔任水下機器人項目的隊長，和隊友帶著開發的機器人代表學校參加各種比賽。賽後，團隊會不斷修正機器人的算法，以提高精確率。隊員來自不同專業，不同年級，訓練時間難統一，但“只要不用上課，大家都會馬上來實驗室。”
幾年下來，周瀚文帶領的團隊斬獲了一些國內外比賽獎牌，但他們終極的目標仍然是每年一度的國際水下機器人大賽。
E唯隊員在美國參賽時
“朝六晚十一”備賽一年
2017年的國際水下機器人大賽中，46支代表隊參與角逐，周瀚文帶領的哈爾濱工程大學團隊最終獲得全球第四名。但這距離周瀚文和他隊友的終極奪冠目標還差得遠。新一輪的備賽從這個起點再度開始。
周瀚文介紹，水下機器人要注意密封性、機械的重量平衡以及在水下運動的能力。為此，他們採用了外部碳纖維材料，輕薄強度大，能很好地控制平衡。而設計整個系統讓它能夠自主運動的關鍵性技術在於導航以及各種識別技術。
周瀚文和隊友幾乎每夜都睡在實驗室。他們針對大賽規則，設計出不同的機器人比賽方案，不斷調試甄選出最佳算法。“除了上課就待在實驗室，朝六晚十一是常事。有時候甚至熬夜調試機器人。”
隊員之間曾就機器人的設計方案產生分歧，周瀚文在綜合大家的意見後測試選出了最優方案。“方案裡的算法越精準，機器人的定位感就越準確。”他們採用了基於雙目立體視覺的定位和視覺里程計算法，使視覺伺服系統更穩定可靠。考慮到機器人面臨的水下環境和比賽現場的略有不同，周瀚文和隊友也會帶著機器人去周邊的各大游泳場館進行測試。
“為了不影響機器人的性能，我們湊錢多買了兩個行李額，讓機器人的運輸空間儘可能寬敞。”入住賓館後，三四個人和機器擠一個房間，一行13人只訂了4個房。
到達美國聖地亞哥比賽場地，團隊現場組裝完機器人時，發現多普勒計程儀和聲吶系統出了問題。“只好用簡單的排除法，把有可能出現的問題都寫下來，逐條分析、排除問題。排除不了的，就去賽方指定的游泳池去測試。”
E唯成員的塞前討論
20分鐘完成6大水下項目
本屆國際水下機器人比賽的主題為“水下賭城”，分為資格賽、半決賽和決賽。比賽時間持續6天，共有7支隊伍進入決賽，角逐水下的6個項目：過大門、撞球、聽聲浮圈、抓球、投球和發射魚雷擊中目標，需要在20分鐘內全部完成。
8月6日上午，所有隊伍一起對戰。儘管相比國外戰隊，哈工大團隊的硬件不是最新的，但在外部穩定性上更勝一籌。
比賽場地是90米長、60米寬的消聲水池，團隊按預約的方式調試順序。由於美國聖地亞哥紫外線比哈爾濱強烈，水池更大更深，光強和逆光會影響機器人視覺，只有5米的能見度。“機器人跑的時候我們會很緊張，但它是自主的，我們做不了什麼。”
“最困難的是水下投標進洞項目。”賽前，30多支隊伍預約15個場地調試，哈工大團隊凌晨4時起床去往比賽場地排隊，每天測試3~4次，對聲納和圖像識別系統以及投放偏差進行糾正。“但後期時間緊張，訓練次數少，能不能成功也不一定。”
決賽當天，就在奪冠在望之際，由於機器的多普勒導航系統有些不穩定，機器人運行在這一項上出現了誤差。“漏斗直徑挺大的，但四個球都沒有投到漏斗裡。”周瀚文談起來仍有有些失落，“這一項1600分，沒投進去至少損失一半分”。
這讓本來穩贏的哈工程給了緊隨其後的新加坡國立大學一次追趕的機會，也讓比賽留有了懸念。隊長周瀚文及時穩定軍心：“所有項目都有一定的分數值。如果沒有完成動作，但是過程完整，還是會有過程分的。比賽就是所有過程分的疊加。結果我們還是有信心的。”最終，哈工程拿下12000分，比第二名高出了1000多分。
將繼續深耕這項自主技術
決賽完沒有馬上公佈成績，而是在當天的晚宴上宣佈。20分鐘屏氣凝神的比賽過後，團隊僅僅獲知穩進前三。當他們聽到主持人宣佈到第二名的時候，周瀚文和團隊的喝彩聲甚至蓋過了第二名，“確定是冠軍了！”
過去，該比賽一直被美國和加拿大佔據冠軍。近幾年，越來越多的團隊記住了這些中國面孔。周瀚文回想起頒獎典禮上國旗升起的激動時刻，“其他參賽隊看到我們比賽表現，全場都在議論Harbin、China，內心特別振奮，從來沒想過個人會與國家榮譽聯繫得這麼緊密。”
周瀚文說，這次比賽融合了大熱的機器學習算法，將人工智能融合進了水下機器人項目。“識別更精準，加上良好的人才基礎，本次比賽我們勢在必得。我們在這項技術上終於做到了國際上最強！”
“深海世界很大，人類當前的認識還很有限。考慮到安全問題，目前水下世界探索還在基礎階段。”團隊奪冠後，周瀚文開始考慮未來的發展方向。“希望從事和水下機器人的工作，能夠讓水下機器人真正地應用到實際生活中，像資源勘探、水下安防、養殖觀測等領域。”
周瀚文計劃創立水下機器人公司，目前獲得了300萬天使輪融資。他將帶領團隊繼續深耕這項自主技術，在更大的國際賽場“亮相”。
閱讀更多 廣州日報人物在線 的文章
