中國(guó)工程院院士龍樂(lè)豪參觀北京工業(yè)大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”決賽作品。
“你們?yōu)槭裁催x擇北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？”不久前，在“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品決賽封閉答辯評(píng)審環(huán)節(jié)，一個(gè)模仿蟑螂、螞蟻爬行的機(jī)器人，吸引了中國(guó)工程院院士龍樂(lè)豪的駐足并聽(tīng)取了團(tuán)隊(duì)完整匯報(bào)及現(xiàn)場(chǎng)演示。
北京工業(yè)大學(xué)參賽團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生張超上前解釋?zhuān)?ldquo;傳統(tǒng)的GPS定位不如北斗系統(tǒng)更符合我們對(duì)于災(zāi)后救援現(xiàn)場(chǎng)的需求，再加上北斗系統(tǒng)搭載的短報(bào)文系統(tǒng)甚至可以在無(wú)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下實(shí)施短報(bào)文通訊。”在之后激烈的對(duì)決中，該團(tuán)隊(duì)不負(fù)眾望，最終奪得“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)二等獎(jiǎng)。
靈感誕生
在北京工業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者看到了正在作爬行展示的機(jī)器人。它仿若一個(gè)身披金屬藍(lán)外殼的昆蟲(chóng)，高舉著2個(gè)前足，利用4個(gè)后足的反作用力，將身子頂上臺(tái)階。
爬臺(tái)階只是它的一項(xiàng)基本功能，而它的最大特點(diǎn)在于穿越災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)的碎石、碎磚路面、破損臺(tái)階路面等非結(jié)構(gòu)化地形。
據(jù)該團(tuán)隊(duì)成員、嵌入式專(zhuān)業(yè)本科生邢正介紹，從前穿越非結(jié)構(gòu)化地形的多為輪式機(jī)器人、履帶機(jī)器人，輪式機(jī)器人行走迅速但越障比受限，履帶機(jī)器人翻越高度高但自重大。結(jié)合二者的優(yōu)劣勢(shì)做開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，成為了他們的基本思路。
考慮結(jié)合了輪式機(jī)器人連續(xù)前進(jìn)，跺式機(jī)器人利用反作用力上升，他們很快就想到從蟑螂、螞蟻的爬行方式中抽象出6個(gè)偏心輪的足部特征——既滿(mǎn)足不同地形的穿越，又取得了3倍負(fù)重效果，還可以實(shí)現(xiàn)在爬行、翻墻時(shí)自由切換步態(tài)。
3.0版產(chǎn)品
羅馬不是一日建成的，機(jī)器人開(kāi)發(fā)也不是一蹴而就，而對(duì)于這群初次涉獵比賽的年輕人來(lái)說(shuō)，總是好事多磨。
“去年三月份我們做出一個(gè)半成品，偏心輪是半圓形，只能實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，慢速負(fù)重功能較差，很快就被否定了。”邢正說(shuō)，出師不利并沒(méi)有讓他們沮喪。
克服了半成品的不足，他們的第一代機(jī)器人誕生了。“第一代機(jī)器人外觀小巧，雖然改成了圓形輪，但不能應(yīng)對(duì)大多數(shù)地形。此外，集成電路較散，機(jī)器人總給人重心不穩(wěn)的感覺(jué)。”邢正坦言。
而第二代機(jī)器人是個(gè)“大個(gè)子”，與第一代機(jī)器人在體量上有著天壤之別。它的越障高度在28厘米以上，但由于自身太高，越障比并不十分優(yōu)秀，而且靈活性也不能保證。
克服了以上缺點(diǎn)的第三代，不僅性能更佳，而且體量適中。而要說(shuō)起機(jī)器人的顏值，還不得不提9月份北工大科技節(jié)開(kāi)幕時(shí)該校校長(zhǎng)柳貢慧的一個(gè)建議。
當(dāng)時(shí)這款機(jī)器人沒(méi)有外殼，所有的零件都裸露在外，機(jī)身一震，輪子仿佛要掉下來(lái)。柳貢慧給出指導(dǎo)建議，“再有科技含量的東西，展示給人的時(shí)候一定要有好造型。而且，機(jī)器人有外殼，防震效果也更佳”。
校長(zhǎng)的建議迅速被指導(dǎo)教師信息學(xué)部教師朱曉慶帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)落實(shí)了，就這樣，3.0版機(jī)器人最終出征“挑戰(zhàn)杯”決賽。
年輕團(tuán)隊(duì)
有意思的是，除了指導(dǎo)老師、輔導(dǎo)員，對(duì)這十幾個(gè)團(tuán)隊(duì)成員印象深刻的，恐怕要數(shù)宿管阿姨了。“我們假期有時(shí)會(huì)做到很晚，晚回宿舍沒(méi)少挨宿管阿姨批評(píng)。”邢正笑著說(shuō)，為此，他們還搬來(lái)輔導(dǎo)員、指導(dǎo)老師一同解釋晚回的原因。
對(duì)于這份付出，學(xué)生們甘之如飴。“上了大學(xué)就解放，如果你爭(zhēng)取上進(jìn)，就千萬(wàn)不要有這種想法。大學(xué)是人生的新階段，要有更大的目標(biāo)。”團(tuán)隊(duì)成員、數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生熊志琪說(shuō)。
“跟著青年教師打比賽，你會(huì)感覺(jué)教師很上心。”團(tuán)隊(duì)成員、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生薛艾琳和邢正回憶道，“做到很晚，朱老師會(huì)給我們點(diǎn)外賣(mài)，炸雞配可樂(lè)。封閉答辯期間只有選手能進(jìn)入，朱老師手拎著早餐等在門(mén)外。在上海比賽那幾天，他把能請(qǐng)的好吃的都請(qǐng)了。”
邢正說(shuō)，回憶比賽“有辛苦也有歡樂(lè)”，而這也注定是青春年少時(shí)最難以忘懷的一段經(jīng)歷。
