作者:温才妃 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/26 9:50:39
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北京工业大学:让机器人智能穿越生死线

 

中国工程院院士龙乐豪参观北京工业大学“挑战杯”决赛作品。

■本报记者 温才妃

“你们为什么选择北斗卫星导航系统?”不久前,在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品决赛封闭答辩评审环节,一个模仿蟑螂、蚂蚁爬行的机器人,吸引了中国工程院院士龙乐豪的驻足并听取了团队完整汇报及现场演示。

北京工业大学参赛团队队长、自动化专业本科生张超上前解释,“传统的GPS定位不如北斗系统更符合我们对于灾后救援现场的需求,再加上北斗系统搭载的短报文系统甚至可以在无网络的环境下实施短报文通讯。”在之后激烈的对决中,该团队不负众望,最终夺得“挑战杯”全国二等奖。

灵感诞生

在北京工业大学的实验室里,《中国科学报》记者看到了正在作爬行展示的机器人。它仿若一个身披金属蓝外壳的昆虫,高举着2个前足,利用4个后足的反作用力,将身子顶上台阶。

爬台阶只是它的一项基本功能,而它的最大特点在于穿越灾后现场的碎石、碎砖路面、破损台阶路面等非结构化地形。

据该团队成员、嵌入式专业本科生邢正介绍,从前穿越非结构化地形的多为轮式机器人、履带机器人,轮式机器人行走迅速但越障比受限,履带机器人翻越高度高但自重大。结合二者的优劣势做开发设计,成为了他们的基本思路。

考虑结合了轮式机器人连续前进,跺式机器人利用反作用力上升,他们很快就想到从蟑螂、蚂蚁的爬行方式中抽象出6个偏心轮的足部特征——既满足不同地形的穿越,又取得了3倍负重效果,还可以实现在爬行、翻墙时自由切换步态。

3.0版产品

罗马不是一日建成的,机器人开发也不是一蹴而就,而对于这群初次涉猎比赛的年轻人来说,总是好事多磨。

“去年三月份我们做出一个半成品,偏心轮是半圆形,只能实现快速移动,慢速负重功能较差,很快就被否定了。”邢正说,出师不利并没有让他们沮丧。

克服了半成品的不足,他们的第一代机器人诞生了。“第一代机器人外观小巧,虽然改成了圆形轮,但不能应对大多数地形。此外,集成电路较散,机器人总给人重心不稳的感觉。”邢正坦言。

而第二代机器人是个“大个子”,与第一代机器人在体量上有着天壤之别。它的越障高度在28厘米以上,但由于自身太高,越障比并不十分优秀,而且灵活性也不能保证。

克服了以上缺点的第三代,不仅性能更佳,而且体量适中。而要说起机器人的颜值,还不得不提9月份北工大科技节开幕时该校校长柳贡慧的一个建议。

当时这款机器人没有外壳,所有的零件都裸露在外,机身一震,轮子仿佛要掉下来。柳贡慧给出指导建议,“再有科技含量的东西,展示给人的时候一定要有好造型。而且,机器人有外壳,防震效果也更佳”。

校长的建议迅速被指导教师信息学部教师朱晓庆带领团队落实了,就这样,3.0版机器人最终出征“挑战杯”决赛。

年轻团队

有意思的是,除了指导老师、辅导员,对这十几个团队成员印象深刻的,恐怕要数宿管阿姨了。“我们假期有时会做到很晚,晚回宿舍没少挨宿管阿姨批评。”邢正笑着说,为此,他们还搬来辅导员、指导老师一同解释晚回的原因。

对于这份付出,学生们甘之如饴。“上了大学就解放,如果你争取上进,就千万不要有这种想法。大学是人生的新阶段,要有更大的目标。”团队成员、数字媒体技术专业本科生熊志琪说。

“跟着青年教师打比赛,你会感觉教师很上心。”团队成员、自动化专业本科生薛艾琳和邢正回忆道,“做到很晚,朱老师会给我们点外卖,炸鸡配可乐。封闭答辩期间只有选手能进入,朱老师手拎着早餐等在门外。在上海比赛那几天,他把能请的好吃的都请了。”

邢正说,回忆比赛“有辛苦也有欢乐”,而这也注定是青春年少时最难以忘怀的一段经历。

《中国科学报》 (2017-12-26 第8版 科创)
 
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