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青年工程师打造现实版“王者荣耀” 机器人炫技

发布时间: 2019-08-22

  “一开场,蓝队的工程机器人已快速上岛取弹,红队派出步兵机器人去干扰对方的工程机器人,工程机器人能否将弹丸顺利地交接给步兵机器人”在手游、电子竞技在国内越来越流行的今天,《英雄联盟》《王者荣耀》“吃鸡”等大型游戏对于广大网友并不陌生。假如这些发生于虚拟世界中的对抗竞技类游戏在现实真实存在,是否感到惊讶?

  文章开头就是被业界称为现实版“王者荣耀”Robomaster机甲大师赛(简称:RM大赛)的某场赛事的开场。虽然规则方面与流行的对抗类电竞游戏类似,但不同的是选手们所操控的兵种是由团队自行研发,并真实制造出来的机器人。

  作为全国大学生机器人重要的竞技赛事之一,手机报码!机甲大师赛除了激烈的现场机器人对抗体验外,其背后则是让机器人竞技和青年工程师们进入大众视野。随着近年我国机器人、人工智能领域发展日新月异,视觉识别、无人机技术、3D打印、模块化机器人等前沿科技在这场赛事中“秀了一把肌肉”。其中,华南理工大学、东北大学、电子科技大学、上海交通大学等全国知名高校,更是展现出它们各自在科技领域的实力。

  据了解,每年机甲大师赛在规格方面都在变化,相比去年,最大的机器人技术变化是放开了对空中机器人在尺寸、载弹量、热量、射频等方面的限制,使得空中机器人的输出能力得到突飞猛进的提升,战略地位从以往的“侦察兵”,一下子转变为“前锋”。本届赛事的冠军队伍东北大学TDT战队就是凭借空中机器人犀利的“作战”能力,多次一波攻击即将对方基地摧毁,最终3∶1战胜了上海交通大学,取得胜利。

  据TDT战队的队长王法祺介绍,“无人机直接打倒对方机器的方案是投入了四五个同学进行研究测试,其中视觉方面就有一两位同学。而其强悍的命中率正是机器视觉的结果。”赛事技术总监包玉奇认为这背后有三大技术难点:第一是要保证无人机的稳定;第二是克服发射时的后坐力,让整个云台稳定;第三是通过视觉技术修正弹道的远距离下坠。

  据赛事运营方指出,空中机器人的研发对于本科生来说有一定难度,今年大赛上空中机器人的亮眼表现将使各参赛队伍更加重视空中机器人相关技术的研发。

  一如以往,机甲大师赛中最直观“验证”各战队人工智能研发水平的方式之一就是能量机关的激活。今年能量机关一改往届的形式,设计为机器人在8米外的平台击打随机亮起并旋转的大风车扇叶。“今年能量机关是旋转会动的,这就对机器人视觉识别有更高要求。简单而言,对着运动中的目标射击,比对着静止的目标射击难度会更高,这需要预测。”华南理工大学“华南虎战队”队长邹旭书在赛前接受全媒体记者采访时表示。

  对能量机关的激活,考验战队拥有更强、更大范围的计算机视觉识别能力,还需要机器人识别移动物体,同时不受周围复杂环境的干扰,难度无疑是大大升级。邹旭书表示,比赛现场的光线相当复杂,因此他们会在机器人中加入滤波,“没有滤波,就容易受到外界干扰,尤其是别的装甲板或者是场地灯光的影响”。全媒体记者了解到,队伍在训练场地模拟了场地的灯光,通过这种方式令机器人适应灯光的干扰。

  根据今年比赛规则,同一时间内能量机关的激活只能由一支队伍完成两支比赛队伍,每次只有一队可拿到Buff(加成),假如是对方拿了,就意味着你失去了这次的机会。这样,既提升了比赛的观赏性,同时对参赛队伍的机器人在打击的准确率、速度等方面都是有挑战的。

  全媒体记者在总决赛的数轮赛事中看到,在该局打下能量机关的队伍,获胜概率会更高。

  除计算机视觉识别能力、无人机技术,模块化设计和3D打印技术是出现在今年参赛机器人当中的新技术。东北大学战队队员黄谦表示,“我们的机器人有大量的解耦结构,在他们发生损伤的时候,可以在三分钟提出更换,因此机器人保持了很高的可用性”。这给比赛带来很好的适应性。所谓解耦结构,就是模块化设计,硬件是分离的,在这样的设计下,机器人就能在3分钟内很快地解决故障。工程师们看来,这种模块化设计意味着机器从机器人竞赛迈向真正产品应用的方向。另外,华工“华南虎战队”在今年引入了一款软件,在云台支撑以外做一个3D打印。假如没有这个软件, 就需要很多的基件拼装在一起,一旦某个地方出现状态就非常复杂。

  RM赛事运营总监杨明辉表示,“在过去四年当中,我们看到许多强队技术都非常强,但是做的机器人比较粗糙,一旦出现问题,就要在三分钟内对所有零部件进行检查,可能找不出问题。而东北大学采用的耦合机构就解决了这个问题。”他强调,在未来比赛过程中,会进一步地引导同学,越来越使用比较先进的软件和硬件。

  全媒体记者在采访中了解到,经过不同区域的分区赛后,进入总决赛中的队伍都是相当有实力的,而各自的机器人也有自己的优势,而机器人的稳定性,则是在赛场上获胜的关键之一。邹旭书表示,“RM比赛是一个庞大的系统工程,不仅涉及多台机器人,更涉及多台机器人的技术、各种操作手、场地因素,甚至是裁判系统等。在比赛中,他们首先要实现人员的平衡,其次是功能平衡,这么多台机器人,假如一台不能动,其他机器人功能再完善也不行,要尽量保证每天机器人的稳定,这样该有的配合才能实现”。

  赛事运营总监杨明辉表示,到总决赛阶段,队伍之间的基本实力相差微乎其微,这时就考验学生发挥的稳定性,真正在总决赛中取得好成绩的队伍往往是在稳定性上有优势。

  根据RM大赛的基本规则,参赛双方分为红蓝两队,各有步兵机器人、英雄机器人、工程机器人、空中机器人、哨兵机器人5种自制机器人。游戏操作手通过电子设备操控机器人,发射弹丸攻击对方机器人的基地。每局比赛7分钟,比赛结束时,基地剩余血量高的一方获胜。

  相比以往,本届赛事参赛队伍很好地适应赛制的变化,技术水平与竞技熟练度都有明显提升,赛场上涌现出许多令人眼前一亮的技术解决方案,如哈尔滨工业大学为英雄机器人设计双层云台,有效提高攻击的灵活性;大连交通大学研发的步兵机器人面对移动的地面机器人时,命中率已高达40%,高出平均水平四倍。

  为了让现场观众更好地感受机器人大赛的技术魅力,本届RM大赛中在呈现上添加了全新的技术元素AR“血条”。这项AR技术,能将双方对抗结果实时通过血量条呈现出来,让现场观众真切感受紧张激烈的赛事。

  假如你对电竞不算太了解,或者对机器人竞技一窍不通,只要来看一次机甲大师赛,就很容易会被这项对抗性的机器人比赛所吸引。在赛场上,不同类型的机器人在场地上“拼搏”“厮杀”,而控制它们的,则是场地后方操控室中的操控手团队们。正如“华南虎战队”队长所言,RM比赛是一个庞大的系统工程。因此,每局7分钟,最多5盘(5盘3胜制)的赛事中,一切都是瞬息万变,而且相当“高能”可以说考验的是单个机器人的视觉技术、射击的精确度,但是全程来看,则是每个在场机器人的配合。有时候,双方机器人的实力相当,但是某一方的操控手的一个战术决定,就会将整个战局扭转。观赛之后,你才明白,在这个赛场上,机器人技术,团队的战术布局、心态、反应速度是缺一不可。这也令大家看到,正在成长起来的青年工程师们既有“勇”又有“谋”,而且学理工科,不是枯燥乏味地对着机器写代码、做研究,而是如此好玩,更是充满热情。

  除了高校战队的粉丝团和机器迷“拥趸”外,全媒体记者在现场看到,许多父母带着小孩子前来观看比赛,有家长表示,是希望通过这类型机器人竞技比赛引发孩子对机器人、编程、人工智能的兴趣。

  据了解,今年已是第五届的机甲大师赛,吸引了来自14个国家和地区、5000多名队员、174支队伍报名参赛。作为国内新型的机器人比赛,除了强烈的视听冲击力、硬朗的竞技风格外,更重要的是其背后所承载的意义,让机器人竞技和工程师们进入大众的视野,启发更多怀有科技梦想的个人或群体,参与科技创新的潮流。 (文静)

  在参与比赛的高校以及RM赛事的承办方看来,RM赛事宗旨是让青年工程师能尽早地与社会接轨,做出来的产品能适应真实应用的需求。

  华工“华南虎战队”是RM大赛中的强队之一,他们曾获得2016年南部赛区冠军、全国季军;2017年南部赛区冠军、全国冠军;2018年全国冠军;2019年获得南部赛区冠军。尽管今年止步于32强,但是对于战队而言,亦是一次重整出发的机会,为明年大赛打下基础。华工机械与汽车工程学院讲师张东表示,一开始参加这项赛事的初衷是培养人,“因为在学校里面,更多是使用理论去教学,学生们把知识学了之后没有去应用,知识也不是他自己的”。他进一步解释,学生学习理论知识,通过考试但是学到的知识没有指导实践,没有去应用,到了社会上还是需要经过实习、试用,经过一两年的时间才能够真正做些事情。然而,参加这个机器人比赛就不一样了,他们的学习就是以任务来驱动,以兴趣作为基础。

  如“华南虎战队”,分为机械组、电控组、软件编程(人工智能)等,同学们可以根据自己的兴趣加入不同的组。将知识付诸实践后,同学们进而又会将知识进行修改正因为这样的提升,华工机器人实验室每年申请的专利达到100多项。据悉,四年来该实验室的专利已达到373项,每年实验室大约孵化1~2家创业公司,都是学生创业的。

  不单是“华南虎战队”,其他参赛的高校机器人团队同样会将在赛事过程中,自研机器人产生的部分新技术申请专利。

  “比赛结束后的暑假时间,学生会开始写整个过程当中学到什么东西,某项技术发生怎样的改进,再把它写成专利”,张东老师告诉全媒体记者,他们不单单是申请的专利多,此外,科技公司对这些专利感兴趣,会主动跟他们进行合作。

  随着RM大赛进行到今年已是第五届,一些高校机器人队伍通过大赛打出了知名度,成为“网红”队伍,同时获得大型科技公司青睐,展开广泛的合作。据介绍,包括华为、大疆、英伟达等科技公司已与部分高校的机器人团队合作。

  “他们一些最新技术会应用在我们的机器人中”,如自动识别、自动捕捉;又如软件设计Autodesk的一套衍生式设计方法,与传统机械设计方法截然不同,通过前者设计出来的东西,在强度一样的情况下,比传统设计要减轻重量约40%。因此,会让机器人节省材料,另外使机器人更加轻巧,从而它的运动速度和响应更快。“除了让学生学以致用,还能直接和行业中前沿的技术结合。”张东老师表示,团队中一些学生在大学三年级的时候已被大型科技企业“相中”。

  相比全球性的一些机器人赛事,业界人士认为,目前我国的机器人赛事对人工智能、机器视觉对自动化的控制要求相当严苛,也就是说,将当前全球前沿研究的几个方向都包含在其中。


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