太酷了,国科大SAS战队!
“让我们恭喜蓝方中国科学院大学以2:0赢得这场比赛!”解说员说道。4月8日18时17分,看台上、场地中,身穿国科大蓝色队服的队员们和老师难掩激动之情,欢呼起来。队长、国科大2020级计算机科学与技术专业本科生陈卓勋坐在操作间,却十分平静。
为了这一刻,大家一起奋斗了三年。
小组赛胜利的一场第一局
01 激烈的比赛
RoboMaster机甲大师赛,是全国机器人大赛其中之一。红蓝双方在比赛中操控自主研制的不同类型机器人进行对抗,击打对方机器人和基地。机器人的研制,融合了机械设计加工、嵌入式、电子电路、计算机视觉和导航。比赛以电竞比赛机制为依托,以自主研制的机器人为载体,让工程师站上了舞台。
国科大机器人队伍名字叫做SAS,意为Super Academic Shell。2020年11月建队,参加过2021年的1V1对抗赛和2022年的线上评审赛。今年,队伍研制了三台机器人,包括改进的2022赛季留下的老步兵机器人、从零开始制作的一台新步兵机器人和一台哨兵机器人。步兵机器人被允许手动控制,而哨兵机器人在场地中自主运行。
比赛前天晚上,大家整理了玉泉路校区教学楼606教室并打包比赛物资。这间教室,是他们平时研制和调试机器人的地方。他们在这里完成了很多工作。
“大家对第一年的参赛印象深刻:当年忘带了一把M3螺丝刀,在赛场几乎无法调试机器人。今年,队员们把自己的箱子带上了,装满了各种工具和备件——冲击钻、电磨、电烙铁、线和端子、螺丝、螺母、螺丝刀等等,几乎把整个606搬走了。大家做最周全的准备,以应对在赛场上可能出现的任何问题。
出发前一晚电控组队员在调试哨兵机器人
拖着机器人前往地铁站
周五的早晨有些凉,大家把机器人放上小拖车,共同前往威海。下午到达威海,队员们来不及休息,直接前往场馆参加预检录——检查机器人制作是否符合比赛规则,以保证比赛的公平性。而后是场地适应性训练,在正式比赛前熟悉场地。
对阵的训练中,机器人暴露出很多问题:步兵机器人运动速度过慢,导致在场上难以及时走位;哨兵机器人底盘运动控制机制和PID参数有问题,导致漂移抢跑;哨兵自动瞄准程序启动机制不完善,上场后无法正常工作。
队员带老步兵和新步兵机器人通过检录
于是,晚上回到酒店后,队员们把工具和机器人全都摆在队长的房间里,继续调试机器人。
调试机器人
比赛机制类似足球世界杯。小组赛循环比赛,而后是淘汰赛。这是国科大学子第一次参加联盟赛3V3比赛。
每次比赛,检录之后,队伍把机器人搬进比赛场地,在3分钟准备时间内配置好机器人。而后,由操作手在操作间以第一人称视角用键盘、鼠标控制手动机器人,和全自动哨兵机器人合作,进行红蓝双方的对抗。
3分钟准备时间,队员们在场地中与操作手讨论并最后配置机器人
3V3比赛中,操作手在操作间
在小组赛中,队伍抽中了具有多年参赛经验的上海交通大学云汉交龙——他们曾经是7V7超级对抗赛的全国总冠军。对阵云汉交龙的比赛中,SAS的队员们在第一局被对方压制。在第二局前半段时间内压制了对方,虽然后来十几秒被反超,但这给大家带来了信心:即便是面对强队也不用害怕,好好打就行。
小组赛对阵云汉交龙
下午的比赛中,SAS战队稳扎稳打,在开始比赛前对机器人进行了反复测试,力求稳定。三台机器人能够借助电滑环进行稳定的小陀螺旋转,给对方的击打带来了困难;功率控制机制在避免超功率的前提下充分发挥了机器人性能;哨兵自动瞄准和射击功能正常,步兵机器人操作体验顺畅。最后,比赛结果和预期相同,以2:0完胜小组中另一支队伍,在小组赛成功晋级。于是有了全文开头那一幕。
小组赛中,SAS战队(蓝方)机器人冲入对方半场、击毁哨兵、打击基地
在淘汰赛中,SAS战队又一次对阵强队——天津大学北洋机甲。云汉交龙和北洋机甲两支队伍后来分别是此次比赛的冠军和亚军。
“队员们相互开玩笑说:这次比赛,既体验到了和冠亚军交手的感觉,又体验到了2:0完胜对手的感觉,赢得很爽,输得不亏,值了!
颁奖典礼上,4位队员代表全队上台接过二等奖荣誉证书。
SAS战队队员代表(国科大蓝队服)上台领奖
02 这一路,算不上容易
2023赛季机器人制作规范手册发布,规则和机器人类型有很大变动。队伍开始正式制定新一年的技术方案,并申请到了新一年的经费。可当时北京疫情形势严峻,调试开发遇到很大困难,后队员们因感染新冠经历了一段时间的身体不适。物资快递、研制计划纷纷受阻。紧接着同学们放假返乡,回家过年。
但队员们不会放弃。“寒假,大家提前20天回来开发。”寒假的赛队会议上,队长做起返校动员。队伍里,一呼百应,大家没等过完大年,就回到了学校,奔波于6楼和7楼的实验室,从早到晚进行着开发。电磨和冲击钻声音充斥着开学前的6楼和7楼。
2022级电子信息工程专业本科生李承昱在5天时间内,自学PCB设计并打了PCB板,拿到板子,和电控队员们一起组装好并安装在了机器人上;2022级人工智能专业本科生郑清妍、凯赛尔分别学习C语言并掌握电控工程代码架构,独立为新赛季修改电控程序和应用人工智能领域的YOLO算法识别了机器人和装甲板;2021级力学专业奉东睿和人工智能专业本科生魏昕原组装了自主设计的新云台;2021级计算机科学与技术专业本科生林睿楠深入研究并手搓功率控制,成功避免了机器人在赛场上超功率自杀……还有很多队员的工作无法一一列举。各位队员齐心协力,三台机器人初见雏形。
备场区检录前测试机器人
RoboMaster比赛不是面向PPT的比赛,它是面向实践的比赛。它要求参赛队员做出性能高、稳定可靠的机器人,放到赛场上和别的队伍在高强度对抗中一较高下。在PPT展示中,或许运行10遍有一遍能用就行了,但是在实际对抗中,运行10次如果有一次有问题都不行。这也要求学生们实事求是,做出真正稳定可行能够应用的作品。
比赛那几天,大家见识了各个学校制作精良的机器人,也思考着2024年做什么样的机器人。
凌晨比赛结束后打包回酒店
03 一路走来,你收获了什么?
“如果在这里,学到的只是技术,那我认为,TA还学得不够。”我想如果你不和我每天呆在一起调试机器人,就无法体会到这里的青春和热忱。当你走上赛场的时候,听着背景音乐的号角声和荧光弹击打在装甲板上的清脆声,看着自己和队友们制作的机器人冲锋陷阵,会感到无比自豪。
在比赛现场接受组委会采访的时候,被问及本赛季的目标和对队员们的期许时,队长释然了。“大家能够在这里体会到制作机器的快乐,感受到共同合作的快乐就足够了。我希望队伍像队服上所写的那样——永远青春,永远热忱。”
队服左上方的标志
但平时不可能像这样“佛系”。队长不会强制大家去606教室干活,但常常带着自愿来实验室的队员从早到晚干活。赛季之初,队长定下了比赛拿奖的目标。于是为了队伍共同的目标,大家奋力推进着。队长总是跟大家说,做出来多少就说自己做了多少,真实反馈,参考的代码和设计一定要明确说明;机器人一定要稳定,基础的功能要做得无懈可击。
队员们也建立起了深深的战友情,并记住了只有队员们才能听懂的玩笑——热熔胶解决一切问题,M3螺丝刀是耗材,螺丝极易溶于606教室地面,有一个混杂各种螺丝的盒子是王之宝库,晚上打完荧光子弹关了灯往地上看星星,用航空插头和PCB做风铃,还有调试完要合影的“国际惯例”。一位老队员在小组赛结束后给队长送了一朵粉色的玫瑰,队长单膝下跪把玫瑰送给了机器人——我们要足够虔诚,虔诚地拧螺丝、焊线、写代码、献上玫瑰,机器人才会稳定工作。
虔诚:SAS战队队长单膝跪地向哨兵机器人献花
大家学会了一首歌,是GALA乐队的《你》,那是专为RM比赛写的一首歌唱梦想的歌。“我知道,只有不断出发,才能够追寻,你纵情的步伐。就算是海角至天涯,青丝变白发,只等着你回答,我愿意啊!”
SAS战队合影
04 未来呢?未来需要靠传承。
队伍里有三个技术组:机械组、电控组、算法组。今年电控组的培训做得很好,培训文档、答疑课、过去留下的技术开发记录文档让大家快速上手“祖传电控代码”和电路连接方法,避免了重复踩坑,帮助很多优秀的新队员坚持下来扛起了重任。
队伍还很年轻,虽然今年第一次参加3V3比赛便在小组赛晋级并得到二等奖,但实际上和其他老牌机器人队伍的差距还很大。学校给予了队伍经费和场地支持,本科部的老师们为队伍的正常运转付出了很多,物理学院、计算机学院的老师也为队伍提供了指导。虽然我们在国科大有很多资源,但一切事情都必须遵循发展规律,不可能一蹴而就。需要靠积累、总结、传承、实践,让队伍一年年发展好。
机器人队所制作的机器人可以成为大家实践的平台,学习固有的规律。无论是哪里的学生,必定需要通过实践打牢基础。在机器人队锻炼工程开发能力,由学长学姐“传帮带”,学习技术和项目推进的方法,培养团队协作能力,也意识到维持项目运转所需的经费、场地、差旅等事务的重要性,认识到项目不只是由孤立的技术组成。
未来需要靠科教融合。科研必定依靠基础设施。
ChatGPT、先进制程芯片,不是依靠提出一两个算法或者把一两种设备做出来就能完成的。它们背后有一整套基础设施。例如,ChatGPT所依赖的数据标注、模型测试方法、计算资源等体系;先进制程芯片依赖的微架构设计、高纯硅制备、微纳加工设备和原材料、封装测试等全产业链。在本科部建立能长期使用、本科生主导、学生自主设计加工、深入了解其全系统和实现细节的机器人,在其上进行机器人控制、计算机视觉、SLAM、领域专用芯片、人机交互方面的研究。我相信依靠国科大的资源,我们会有无穷的上限。
今年赛季之初队伍便有这样的想法,但由于许多不可抗力、备赛紧张、水平有限,还没有很好推动这个平台的建设,仅仅是在比赛中获奖。或许我的上一届学生还没法在机器人队的机器人上开展科研项目,但我们会尽力把机器人队的基础设施搭好,并在其上进行尝试。
“我有一个梦想,建立起一个良好运转的体系,这个体系为大家提供实践的平台,也由各种其他事务所支持,包括资金、设备、场地、宣传。这样,在我毕业离开之后,大家无需我的引导,也能在我们的基础上把自己的爱好和工作结合起来,还能在这里感受青春和热忱。机器人队便是这个体系。” 队长说。
幸运的是,我们还正值青春,我们依然热忱。国科大SAS战队,加油!
SAS战队合影