武汉大学大学生工程训练与创新实践中心

大学生工程训练与创新实践中心

结缘“机器人”:因为热爱,所以执着

时间:2018-06-22 16:09:44  来源:  作者:  点击数:

  4月13日,由我校大学生工程训练与创新实践中心(以下简称训创中心)组建的本科生参赛队在“2018年RoboCup机器人世界杯中国赛”中斩获一等奖。

  这是一群分别是来自电子信息学院、动力与机械学院、测绘学院的少年们,由于彼此都十分热爱机器人而相聚在了一起,他们就是训创中心的学生团队——“烛荧队”。

  “烛是蜡烛,荧是微弱的光亮,也代指萤火虫”谈及队名的来由,烛荧队团队队长、动力与机械学院2015级本科生程志钦笑谈,“这两者的光分开来看都十分微弱,但无数个聚集在一起就会光明一片,这就像我们团队一样,单个人能量比较小,但我们7个人的能量合起来可就不一样啦。”

  烛荧队的成员接触机器人的时间都不长,但是出于对机器人的热爱,在训创中心指导老师的带领下努力了解了Nao机器人和其附带的Bhuman系统程序的应用,并且花了近一年的时间才组建成如今来自三个不同学院的7人团队。他们用各自不同的专业知识进行互补和积极的协作,曾在2017年8月获得了WRC世界机器人大学自主组机器人接力赛一等奖。而这次,他们将利用短短一个月的时间来准备2018年RoboCup机器人世界杯中国赛,这也是武汉大学第一次派团队参加此赛事。

  4月13日,“2018RoboCup机器人世界杯中国赛”开幕,这赛事由中国自动化协会主办,是由RoboCup国际联合会认定的“最有影响力的五大国际公开赛”之一。该项比赛双方各采用不超过5台Nao双足机器人作为比赛队员、1台Nao双足机器人作为教练,比赛用球为黑白色足球。比赛上下半场各10分钟,中场休息10分钟。在比赛过程中,机器人自主决策、自主运动,是RoboCup各项赛事中技术含量最高、观赏度最强的比赛之一。

  “其实开始我们是想放弃该比赛的,因为这比赛难度很大,准备的时间也比较短”,程志钦不好意思得挠挠头,“要学习Bhuman系统,使用SimRobot调试代码,Bush上传代码,Gamecontroller进行比赛状态控制,模仿striker,进行足球员角色的编写:keeper,defender,supporter等,并且利用仿真软件SimRobot,进行代码调试,将代码在simrobot中进行仿真练习,所有代码用simrobot调试好之后,没有严重的逻辑问题等,再拿到实际机器人上测试练习。”

  为了准备此次比赛,烛荧队向训创中心申请了其今年新建成的600平米工程实训竞赛场地上的部分训练场地用来做足球场,还获得训创中心的资助,从而购置了符合比赛标准的草坪、球门、足球等。并且,在训创中心教练团队的指导下,组织了5场校外学习交流会,为比赛作出了充分的准备。

  “大家都是‘佛系少年',心态特别平和,出了问题就沉下心解决,所以比赛总体上还是很顺利的。我们经过两次车轮战和一次淘汰赛,与同济大学、上海交通大学、华中科技大学、国防科技大学等23支强劲队伍的激烈对抗后,还能顺利晋级六强,我觉得很幸运,也很感恩这一切。这次能获得国家一等奖,训创中心的老师们功不可没。”

  这一切都源于烛荧队在《工程训练》的课堂上与训创中心结缘。

  烛荧队成立之初只有三个人,他们是在训创中心《工程训练》必修课上听任课老师介绍训创中心准备举办学生团队入驻评审会来招募机器人团队时突然心动了,便当机立断抱团去准备申请书。

  学生团队入驻评审会是训创中心用来组建以工程实训和创新为主的学生社团、兴趣小组、大学生科研团队、社会实践团队和大学生学科竞赛队伍的一种方式。每年的参与申请的学生团队众多,但会有近半数的团队被淘汰,竞争十分激烈。

  “我们足足用了三天的时间来制作申请的PPT,包括申请的初衷和接下来的打算。我是真的热爱机器人,从小就喜欢鼓捣一些零件来做点小玩意表达自己的情绪,机器人在我看来也是人类意志的部分体现。可能评委老师被我的真诚感动,所以很幸运地通过了评审会的考察,拿到了进驻训创中心工作室的钥匙。”

  申请通过,意味着他们正式进驻了训创中心的学生团队体系,就可以分配一间带有完备配套设施的工作室,并且可以得到训创中心一系列的资助和扶持。之后,烛荧队顺利入驻到了213室,开始他们漫漫竞赛之路。

  “幸亏当时坚持下来了,这也多亏了这把钥匙,开启了我科研竞赛的大门。”程志钦笑着摇了下手中的钥匙。

  Nao机器人小百科:

  Nao是在学术领域世界范围内运用最广泛的类人机器人。Nao的多用途是基于它可以通过现成的指令块进行可视化编程,因此它允许用户探索各种领域、运用各种复杂程度的编程程序并达到用户想要体验的各种不同效果。Nao硬件采用最新科技设计制造,保证了Nao动作的流畅性,还配备了多种传感器。此外,Nao可在Linux、Windows或Mac OS等操作系统下编程,并随机提供完整的软件和使用说明书。

  Nao机器人比较特别的地方是使用Linux的嵌入式处理器,使用C++或Python语言来控制,高度为23寸,约58公分。此外,NAO机器人可以在多种平台上编程并且拥有一个开放式的编程构架,所以不同的软件模块可以更好的相互作用,不论使用者的专业水平如何,都能够通过图像编程平台来为NAO机器人编程。NAO机器人动作灵活,拥有一个惯性导航仪装置,以保持在移动模式下的平稳。还可以靠超声波传感器探测并绕过障碍物,这使它的活动十分准确。每只脚上配备有四个压力传感器,用来确定每只脚压力中心的位置,并进行适当调整让NAO更好的保持平衡。

  而RoboCup标准平台比赛(SPL)就是根据环境的动态性,需要NAO机器人根据场上情况快速稳定地确定自身位姿状态。通过一种基于KD树的最近邻搜索实现特征匹配建立色表、颜色识别进行场地建模、根据单目视觉测距来实现NAO机器人的自定位的方法。