郑大故事:郑大“智造”上演“机器人总动员”——记我校信息工程学院智能机器人创新训练基地(图)
发布人:杨明  信息来源:党委宣传部 信息工程学院  发布日期:2019.06.16  阅读次数:5722 

                                    郑大故事:郑大“智造”上演“机器人总动员”
                                  ——记我校信息工程学院智能机器人创新训练基地
    5月18日,2019亚太机器人世界杯天津国际邀请赛落下帷幕,我校派出的代表队获得了RoboCup@Home项目冠军和机器人足球标准平台项目亚军,创造了我校在此项比赛中的历史最好成绩。此次获奖的两个团队都来自我校信息工程学院智能机器人创新训练基地。
    随着信息化与工业化的不断融合,以智能机器人科技为代表的智能产业正蓬勃兴起。2009年,为了进一步提高学生的科学研究、创新创业能力,我校信息工程学院成立了智能机器人创新训练基地(以下简称“基地”),面向全校本科生选拔优秀科创人才。基地全年开放,为学生开展科创项目提供场地、设备、培训课程及研发资金,并为参加科技竞赛的学生提供参赛费。每年有来自全校10余个理工科院(系)的150名学生在此学习、训练、实践和参加竞赛。
    基地现设有水下机器人实验室、服务机器人实验室、双足机器人实验室、仿真机器人实验室和竞技机器人实验室,获得国家级以上科技竞赛一等奖、金奖100余项,拥有国家专利60余项,完成国家级、省部级和校级创新创业项目200余项,培养出一大批获得“宝钢教育奖”优秀学生特等奖、“河南省最美大学生”、全国“十佳创新之星——iCAN创业之星”等荣誉的优秀学子,已成为我校本科生科技创新工作的一面旗帜。“在创新创业中增长智慧才干;在艰苦奋斗中锤炼意志品质。”基地内,习近平总书记的殷切寄语悬挂在醒目位置,也深深印刻在每个机器人实验室成员的心中。
    团结协作,共创荣誉
    2019RoboCup机器人世界杯中国赛家庭组冠军,2018中国机器人大赛水下巡游项目、家庭服务机器人非限制项目双冠军,2017年国际丝绸之路机器人创意大赛特等奖,2017年中国工程师机器人大赛暨国际公开赛竞技体操项目规定动作一等奖​,2016年中国工程机器人大赛暨中国公开赛双足竞步项目交叉足一等奖,2015年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛水下对抗组冠军……基地实验室的桌子上摆满了一排排奖杯、一张张证书,充分彰显着我校在智能机器人科研创新方面取得的丰硕成果。
    基地的科研工作涉及电子信息、自动控制、机械工程、传感器与测试技术、计算机硬件及软件、人工智能等多个学科,因此,学科交叉、知识融合、技术集成是这里日常工作的一大特征。这一特征要求每位成员都要不断提高自身的综合素质,努力成长为一专多长的复合型人才。为了解决一个难题,需要来自各个专业的成员运用各自所学相互配合、共同钻研,在这种交流与碰撞中,成员们难免会遇到各种各样的问题。由于基地历来就有良好的沟通合作机制,同时注重成员的综合能力培养,所以成员之间相互信任、相互帮助,整个团队拧成一股绳,在困难面前能够充分发挥集体的智慧和力量,攻克一个又一个技术难关。
    双足机器人实验室包括体操组、NAO机器人组、篮球组、交叉窄足组4个组别。4月17日,实验室成员代表学校参加了RoboCup机器人世界杯中国赛足球机器人—标准平台组的比赛,这是我校首次参加该项目的比赛。根据比赛规则,赛场上每个机器人队员的“大脑”都需要与身体各个关节、其他4个机器人队员以及裁判机器人之间时刻保持通信畅通,否则就会被红牌罚下。针对这个问题,2016级的王政乔和成员们用一个月的时间开发了一个适用于NAO机器人的多线程通信技术,为赛场上机器人之间的信息畅通提供了稳定保障。之后,实验室成员优化了NAO机器人的视觉识别系统,有效提升了机器人的识别能力。最终,我校获得了季军的好成绩,在此项比赛中实现了零的突破。
    竞技机器人实验室设计的“神象”擂台机器人,在比赛中可以利用机身上的传感器采集并记录周围环境的状态,实现自主调节和控制,迅速而精准地攻击对方机器人。在设计实验时,经常出现机器人无法在规定距离内检测到对方机器人的问题。这时,成员们就需要从机械设计、传感器状态、通信系统、编程算法等方面来检测并查找出问题所在,过程繁琐,工作量巨大,但成员们分工协作、耐心排查,及时发现并解决了问题。最终,“神象”系列机器人在2017年、2018年连续两年斩获中国机器人大赛一等奖。
    传承创新,人才辈出
    已经走过10年历程的智能机器人创新训练基地,在持续不断的技术传承和经验积累中发展壮大,如今已经成为培养青年科技人才的摇篮。一批又一批莘莘学子“站在巨人的肩膀上”开拓创新、奋勇前行,取得了一个又一个耀眼的成绩:“第十四届中国大学生年度人物”王凯甬、2018年度“宝钢教育奖”优秀学生特等奖获得者曹朝阳、2017年度“宝钢教育奖”优秀学生特等奖获得者赵健壮、第一届“河南省最美大学生”闫畅、郑州市易酷航空科技有限公司总经理段向南……这些优秀的郑大学子都曾在智能机器人创新基地进行过学习、科研和实践,他们所参加的每一次比赛、捧回的每一座奖杯,都是基地人才培养质量的有力证明。
    基地的5个实验室每年面向大一学生招新,为实验室增添新生力量。换届时,学长学姐会将已经完成的程序、往年的比赛视频等资料交接给学弟学妹,并将编程技巧、参赛要点、团队协作等经验传授给他们。“这些知识和经验都是宝贵的财富,也是我们继续前进的动力和基础,我们在传承中创新,在创新中发展。”竞技机器人实验室的李翔说。最近,李翔和实验室成员正忙于对上一代机器人进行红外传感器识别等方面的改造,备战2019年河南省第六届大学生机器人竞赛。
    服务机器人实验室建于2013年,由2013级学生组成的第一批团队完成基础建设工作, 2015级学生组成的第二批团队在此基础上开发出了手语识别和语音交互等机器人应用程序, 2016级学生组成的第三批团队将该应用程序从Windows操作系统移植到了Ubuntu系统中,不仅实现了自主导航功能,而且还为机器人加入了人脸识别、物体识别等新的应用程序。在参加2018中国机器人大赛家庭服务机器人非限定项目时,15位评委中的13位都给我校服务机器人打出了最高分,我校代表队以压倒性的优势获得了该项目的冠军;在2019亚太机器人世界杯天津国际邀请赛中,我校服务机器人更是战胜了来自日本的上届冠军队,成为了新一届的冠军。
    团队文化的传承不仅体现在科学技术的积累和发展上,更体现在科研精神的继承和发扬上。2018年7月,正值暑假期间,基地实验室里依然忙得热火朝天,此时距离中国机器人大赛仅剩一个月的时间。在水下机器人实验室里,王凯甬、杨轩轩等2016级成员用防水螺丝、垫圈、卡夫特胶等材料对机器人全身进行了防水处理,整个过程花费了近10个小时。但在下水调试时,一块控制机器人姿态的电子芯片模块却失灵了。为了节约时间,2016级学长带着游韩、金仁标、张家海等2017级学弟通宵工作,白天下水调试,晚上拆机维修电子模块,然后重新装机并做防水处理,第二天再下水调试。经过三天三夜的持续奋战,出现问题的电子芯片模块终于恢复了正常工作。“学长们带着我们通宵工作,确实很累,但我们学到了软件测试、防水处理等专业技术知识,而且更加坚定了致力于机器人创新研究的决心。”游韩说。
    严肃活泼,苦中作乐
    每个实验室都对成员进行了分组,如机械组、控制组、视觉组等组别,这些组别之间既有分工又有合作,建立了畅通高效的协同机制。在各个实验室、各个组别之间频繁的互动互助中,整个基地形成了一种既紧张又有序、既严肃又活泼的良好氛围。
    在双足机器人实验室,成员们每周都会抽出时间进行一次集体学习,共同探讨关于机械设计和控制通信的科研难题。2017级的陆淼想要参加2018年iCAN国际创新创业大赛,但是始终无法攻克汽车防落水装置项目的控制系统编程难题。得知此事,擅长编程的王政乔给她提供了帮助。陆淼说:“学长帮我解决了项目中最关键的难题,整个实验室都是如此,不管谁遇到困难,其他成员都会及时给予帮助。”最终,陆淼的汽车防落水装置项目获得了2018年第十二届iCAN国际创新创业大赛中国总决赛三等奖。
    2018年8月,为了模拟中国机器人大赛的比赛环境,服务机器人实验室的成员用40多块大号挡板搭建了一个仿真比赛场地,并进行了赛前测试。测试需要花费一整天的时间,到了下午,大家的腿就像“灌了铅一样”。赛前准备的过程虽然辛苦,但大家却苦中作乐,始终保持着乐观精神。编程时,擅长做代码注释的苏帅经常编出一些表情符号来调节氛围,成员们看到屏幕中突然蹦出一个笑脸或者一串“666”,会感到一阵轻松愉快。这些小玩笑为单调枯燥的工作增添了几分乐趣。
    5个实验室既相互独立,又保持着密切的交流。双足实验室和仿真实验室都有篮球机器人项目,不同的是,双足实验室是制作实物篮球机器人,仿真实验室是在电脑上模拟仿真机器人篮球赛。两个实验室的成员时常就姿态控制和通信机制等方面的技术细节进行探讨。当某个实验室暂时缺少材料和工具的时候,就会向其他实验室借用杜邦线、线圈、螺丝刀等工具。各个实验室既有明确分工,又是一个不可分割的整体。
    智能机器人创新训练基地主任、信息工程学院张大伟老师说:“一直以来,学生处、教务处、校团委、就业创业指导服务中心等学校相关职能部门以及信息工程学院,对智能机器人创新训练基地的工作高度重视,在人才、技术、资金等方面为创新基地的科研工作给予了很大支持,为实验室成员的科研工作提供了支持和保障。”
    未来,智能机器人创新基地的成员们将继续秉承“求是 担当”的校训精神,在机器人研制与开发的道路上凝心聚力,锐意创新,用郑大“智造”为学校一流大学建设增光添彩、为建设世界科技强国贡献青春智慧和力量!(学生记者 田鑫宇 董帆 撰稿)
 

                                     

                                         创新基地师生调试服务机器人

             

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