不久前，2018中國機器人大賽在四川宜賓舉行，來自全國30個省、自治區、直轄市，267所學校的1450支代表隊，共4100餘名師生同場競技。來自鄭州大學信息工程學院智能機器人創新基地的服務機器人和水下機器人兩個團隊，一舉奪得雙冠軍，展現了鄭大學子勇於創新、追求卓越的風采。
奪冠的背後，是兩個團隊夜以繼日的拼搏和努力，是多年來智能機器人創新基地不斷的摸索和積累，讓我們一起走近他們的故事。
高分奪冠 ，賽場贏得喝彩
全向視覺技術，即360度智能圖像處理技術，在人機交互、地理信息、工程管理、環境模擬、醫療診斷、農林業管理等領域都有較廣的應用。本次比賽，鄭州大學服務機器人實驗室團隊憑藉創新性的“360度機器人視覺交互”解決方案，從眾多團隊中脫穎而出，斬獲冠軍。
該機器人的“雙眼”是由兩個低成本的180度魚眼攝像頭構成的。魚眼攝像頭雖然拓寬了機器人的視野，卻會使呈現的圖像變形。該團隊通過編程技術，將魚眼攝像頭的圖像展開，再進行拼接融合，使之恢復正常，大大提高了服務機器人定位和識別的精確度。
“機器人可實時識別人臉和人體，從而實現360度全向人機交互的功能。”團隊成員蘇帥介紹， “這項技術具有普適性，還可以根據需要，搭載其他神經網絡模型，加速家庭服務機器人的智能化，裁判們都非常感興趣。”
而在大賽會場的另一邊，鄭州大學水下機器人團隊也一舉奪冠，成為了歷屆比賽中唯一拿到全部得分點的代表隊。
可是，賽前的準備並不像比賽當天那麼順利。比賽的前一天，隊長王凱甬發現機器人的元件出了問題。“當時只能儘量減少賽前的調試次數，儘量將每一次調試做到完美。”王凱甬回憶，他們從早上7點半調試到晚上10點半，整整15個小時，幾乎沒有休息。由於時間太晚，他們錯過了從賽場回酒店的末班車，只能步行回去。
“這次奪冠是對我們的激勵，希望我們研發的機器人不只存在於實驗室，而是能夠在海底搜救、資源開發、水質檢測、洩露治理等方面得到應用，對社會有所貢獻。”王凱甬說。
據悉，中國機器人大賽是目前我國最具影響力和權威性的機器人技術大賽、學術大會和科普盛會，從1999年首次舉辦以來，至今已成功舉辦了19屆。該賽事設置了籃球機器人、服務機器人、水下機器人、空中機器人等17個“水陸空”競賽項目，涉及服務、旅遊、醫療等多個領域，具有科技含量高、學科跨度寬、參與面廣和展示性強等特點，在國內智能製造領域具有舉足輕重的地位。
著眼細節，為研發傾注心血
“從沒見過這麼漂亮的機器人！”看到鄭州大學水下機器人團隊自主研發的水下巡遊機器人後，參賽師生紛紛感嘆道。
該團隊的水下巡遊機器人形狀酷似一頭黃色鯨魚，打破了方形外觀的常規，採取流線型設計，極大地減小了機器人在水中的阻力。該機器人還採用了國際標準的動力佈局，精確組裝四個螺旋槳，使之能夠在水中快速穩定地運行。
這美觀的外形凝聚了成員們大量的心血：先用電腦仿真模擬設計出機器，再用3D打印機打印出各個部件進行組裝。
由於機器人上下設計不盡相同，成員們需要對每一塊外殼都編號，僅僅是機器人的外殼，就分了32個部分。
對於水下機器人來說，最重要的就是防水。在拼接外殼時，他們使用防水的丙酮進行拼接縫合，用原子灰進行縫隙填補，再進行噴漆，而在內部，則用卡夫特膠一點一點地塗滿機身的各個部分。機器一旦組裝完成就無法拆卸，因此在組裝時必須一次成型，這給團隊帶來了極大的挑戰。
服務機器人的研發同樣一波三折，單是實現全向視覺技術的突破，該團隊就花了5個月的時間。
“這些關鍵技術的突破是我們不斷摸索得來的。”服務機器人團隊隊長劉斌介紹，“自己一個人研究太枯燥了，我們通常輪流進行調試，打賭誰能夠完成，有時我們還分成兩個小組進行比賽，增強了大家的幹勁兒。”
“除了技術突破，我們還在思考怎麼降低成本。”蘇帥說，“經過不斷嘗試後，我們想到，利用CPU和GPU異構計算加速神經網絡推理，這就大大降低了硬件成本，節省了資金。”
厚植沃土，培育創新人才
服務機器人團隊和水下機器人團隊的成員大多是大一時就進入實驗室的，他們把實驗室當做了自己在學校裡的第二個“家”。“平時我們不是在教室上課，就是窩在實驗室裡做研究。實驗室的學習氛圍特別濃厚，在身邊人的感染下，我的學習成績也在不斷提高。”劉斌笑著說。
“這次大賽獲得雙冠軍，離不開機器人實驗室多年來的技術積累。”鄭州大學信息工程學院智能機器人創新基地主任張大偉老師介紹，每年各機器人實驗室都會面向全校招攬人才，新成員在老成員的幫助、帶領下，經過近一年半的學習和實踐後，有機會與老成員一起參加比賽。“這既是新成員增長經驗的過程，也是實驗室研發技術不斷累積、傳承的過程。”張大偉說。
張大偉老師對實驗室裡學生的創新實踐能力高度讚揚:“這些學生給我最大的感受就是專注、執著和團結。”張大偉稱，剛進入實驗室時，成員們就選定了自己的方向，專注投入地搞研究。“每位成員都很努力，也很出色，拿服務機器人團隊的蘇帥來說，他擅長編程，今年，他一個人就攻克了人臉識別技術和導航技術兩大難關。”
機器人實驗室的老師們鼓勵學生積極參加比賽，給他們提供良好的參賽平臺，如“挑戰杯”“互聯網+”“中國機器人大賽”等，併為他們提供賽前指導，進行技術培訓。此外，學校還為他們提供了充足的經費，保障創新人才培養和機器人研發的順利進行。
“我希望學生們能夠珍惜學校提供的平臺，做出更好的成績。”張大偉老師說，未來，希望實驗室成員能向國際機器人大賽邁進，更好地與國際接軌。
據瞭解，早在2009年，為了進一步提高學生的工程實踐、創新和創業能力，鄭州大學信息工程學院就成立了智能機器人創新基地，設有空中機器人實驗室、服務機器人實驗室、雙足機器人實驗室、仿真機器人實驗室、擂臺機器人實驗室等5個實驗室。自成立以來，累計獲得一等獎和金獎100多項，申請國家專利60多項，國家級和校級創新創業項目150多項，已經成為鄭州大學大學生創新創業成果的一個響亮品牌。
鄭州大學2018中國機器人大賽奪冠團隊
鄭州大學信息工程學院智能機器人創新基地設計的機器人
撰稿 ：學生記者 巫彤 吳鴻瑤 羅喻文
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