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机甲大师们

8月25日,由共青团中央、全国学联、深圳市人民政府联合主办,DJI大疆创新发起并承办的全国大学生机器人大赛RoboMaster 2020机甲大师赛线上评审结果公布。我院奇点智联战队在此次线上比赛中,共赢得八项大奖,包括二等奖一项、三等奖七项,其中哨兵机器人兵种获得二等奖,英雄机器人兵种、步兵机器人兵种、工程机器人兵种、运营方向、机械组别和嵌入式组别以及对抗赛均获得三等奖。

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一、外行看热闹内行看门道

“机甲的诱惑,扛不住啊扛不住!”这是河北轨道学院奇点智联战队师生共同的心声。

RoboMaster机甲大师赛的每只队伍分别拥有英雄机器人、步兵机器人、工程机器人、全自动的哨兵机器人和空中机器人,在校大学生们操控五种机器人同台竞技,在一个篮球场那么大的地方,争抢资源,攻占高地,互相发射弹丸攻击,目标是推掉对方的基地(水晶塔)。其激烈程度比电竞也不遑多让。

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每一场比赛都可以称得上是一场视觉与技术的盛宴,精彩程度秒杀一众综艺节目,看得人热血沸腾。今年RoboMaster 吸引了全世界 10多个国家,170多支队伍,共 7000多人参与其中,可以称得上目前全国最硬核的大学生工程师之间的对决。

RoboMaster 机甲大师赛在普通人眼里,看到的更多是几个机器人之间的战术协作。而在眼花缭乱的移动背后,科技才是克敌制胜的法宝,因为 RoboMaster 获胜关键就是——比谁射的准,比谁躲的快。

所有看起来行云流水般技术背后,则是参赛队员们日日夜夜艰苦攻关的成果,很难想象,能做到如此程度的这些参赛队员们,在一年前还都是技术小白。

二、纸上得来终觉浅绝知此事要躬行

从 RoboMaster 报名开始,每个人至少要有一年的研发路程。“这是啥呀、那是啥呀,我怎么什么都不知道?”估计所有刚开始做 RoboMaster 的队员都有过这种疑惑和自我怀疑。书本上的知识,离做出真正能使用的东西远着呢,成绩再好,没熟悉实物之前都是一脸懵懂。

从认清贴片元件到会画四层电路板;从二维草图到设计三维立体结构;从只会写简单 for 循环到神经网络算法……

同学们从小白一步步成为大神,奇点智联战队十多号人,他们的飞速成长是非参赛队员无法想象的,不过成长中的痛苦也非常人所能承受。他们平时的课业非常繁忙,学校对学业也十分重视,可从零研发RoboMaster 机器人会占据大量的时间,两边几乎是不可调和的矛盾。用队员的话来说,“完全靠着真正的热爱,才能坚持下去”。

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今年由于疫情影响,学生没有返校。在严格遵守学院疫情防控相关规定的前提下,战队把部分参赛队员召集到学校,进行封闭式训练。封校期间的校园异常冷清,队员们除了上网课,其余时间都泡在 RoboMaster 社团里,晚上鼓捣到一两点才回寝室,日日如此,在临近线上比赛时,通宵改进也是常态。而居家训练队员的劳动强度也差不了多少,每天远程跟学校的队员交流设计进度,进行技术攻关。

一个算法里的参数,队员们往往要调几天几夜才能达到最佳效果,可一次机械结构的轻微调整,参数就要重新再优化。每日每夜的重复调参,让所有人都崩溃过;当初觉得不可逾越的技术门槛,也让大家想要放弃过,可最终队员们都挺了过来。

为了让河北轨道学院的旗帜走得更远,队员们根本舍不得离开学校社团,他们需要不断进行机器人优化,醒着就做调试,困了就在旁边眯一会儿,两三天可能才会去一趟附近的浴池洗个澡。在临近线上答辩的那几天,看到不少队员因为连续几天高强度的工作强度,累瘫在学校社团。

也许有些人会觉得,只是一个比赛而已,没必要这么拼命,但对于参赛队员来说,真的放不下。每一个机器都背负着队员们一年到两年的努力和汗水,背负着学长、老师们的期待,甚至背负着学校的荣誉。大家要用全力以赴换一回青春无悔!

三、薪火相传生生不息

给学生们这样一个展现自我的平台背后,则是学院几年如一日的投入。因为机器人开销巨大,筹措资金是让很多高校战队头疼不已的事情。而高瞻远瞩的学院领导,想尽各种办法优先保障学院机甲大师赛比赛经费的充足。

在学院领导关心指导下,院团委和实训中心(实训基地管理办公室)等部门的支持帮助下,车辆系精心组织实施,委派彭鹏、田杰宇等多名教师组成指导团队。各级领导和战队老师们深知:这样的比赛对于学生的锻炼和磨砺多么重要。河北轨道学院的学子们要走向大众,要给他们一个让自己闪光的舞台。RoboMaster 这个比赛就提供了一个舞台,让学生们充分地展示自己,在技术和创新上一较高下,同时在实践中培树真正的工匠文化。

从去年八月开始,为备战今年的比赛开始组建新团队和训练,队员们几乎将所有的课余时间都投入了机器人的机构设计、电控设计和调试备战中,将机械设计制造及其自动化、计算机控制技术、电气工程及其技术迁移到了机器人设计和制作中。从比赛规则测评到赛季规划、中期形态视频、裁判系统测评,从设计报告到最近的线上评审,队员们一刻也不敢松懈,出色完成了各项比赛任务。在积极备赛期间,还与燕山大学战队、河北科技大学战队进行技术交流,相互切磋、共同研讨。遇到问题和技术瓶颈时,队员们冷静分析,积极向指导老师求教,找到问题根源,通过一次又一次试错的过程,找寻到解决方案。

从学院领导到车辆系相关领导,从指导教师到参赛队员,工匠精神和“正德习行”的校训薪火相传,生生不息!

四、乘风破浪科技攻关

“打铁还需自身硬”,想要在竞技比赛中取得好成绩,还要看我代表队所设计机器人的硬实力。下面按兵种为大家介绍我院学生自主设计的参赛机器人:

1.工程机器人

我战队的工程机器人主要由取弹、底盘、车体、救援、发射五个模块组成。在设计的时候,把各个模块彼此独立的嵌入到车体系统中,这样每个模块故障与否不会影响其余模块的正常工作。其实物如图所示。

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工程机器人在设计中利用了solidwork软件的mortion插件进行运动仿真,通过模拟取弹过程校核了爪子伸出最大尺寸、翻转最大角度、抬升高度等几何参数,确保爪子在取弹过程中不会因超限而违反比赛规则并验证了方案的合理性。

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2.哨兵机器人

我队哨兵机器人的三维模型如图所示,它由走行部,构架和云台三大部分组成。

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这是我队云台弹链的剖视图,弹丸经过五次转弯,最终到达摩擦轮后端的限位开关处,极大地降低了机械延时。

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快拆机构是我队哨兵机器人的一大亮点。如图所示:该机构在面板上均布有两个拉环分度销,面板另一侧有合页,工作时只需要用到两个拉环分度销单人单手便可实现本面的开合,这极大地减轻了队员们的负担,也节约了开场前的测试时间。

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自瞄算法是战队今年的一项重大的技术突破。机器视觉赋能哨兵,大大提高了其防御能力。

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3.英雄机器人

我战队的英雄机器人和英雄机器人操作手如下图所示,它由底盘、车体、发射机构和供弹机构四部分组成。

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英雄机器人的供弹系统是本设计的一大亮点。其采用斜盘供弹机构,和传统上供弹相比,缩短了弹仓路径,结构更加紧凑。

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4.步兵机器人

步兵机器人的工程图如下图所示,其主要由底盘、云台、发射机构和车壳组成。

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我队对联轴器做了设计改进,联轴器被分为圆盘和阶梯轴两个部分,这样的设计通过了有限元分析的验证,分别进行加工,改进了加工工艺,降低零件制造成本。

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5.空中机器人

空中机器人是战队的侦察平台,同时拥有空中打击能力,往往是比赛制胜的法宝。下图展示的是空中机器人和空中机器人操作手的合影。

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五、星星之火也可燎原

纵观我国的科技里程,从九天揽月的航天火箭到深潜马里亚纳海沟的深潜器,无一不是大国工匠们日夜奋斗的成果。

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那些经过 RoboMaster 洗礼的轨道学院学子们走出校门,便会成为自己所在岗位的中流砥柱,为我国轨道交通事业添砖加瓦。今天将工程机器人设计成月球车模式的学生们,没准明天就有可能是复兴号高铁的设计骨干!

也许有人觉得 RoboMaster 只是一场激烈的比赛,但在轨道学院奇点智联战队的心里,工匠精神的种子已生根发芽。

这样不遗余力的推广工匠文化是否有意义呢?

学生们眼中闪烁的星点,或许就是答案。

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新媒体中心出品

|来源:车辆系

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