我做過(guò)的機(jī)器人：仿生魚(yú)、居家機(jī)器人、無(wú)人競(jìng)速車(chē)

宋廷一

我第一次參加的重大機(jī)器人比賽是2019年的“第十二屆國(guó)際水中機(jī)器人大賽”。我們的參賽作品是仿生魚(yú)，它與大家平時(shí)見(jiàn)到的類(lèi)人機(jī)器人不同，可以說(shuō)是與真魚(yú)所差無(wú)幾，甚至魚(yú)鰭等細(xì)節(jié)部分都十分逼真。

仿生魚(yú)的運(yùn)動(dòng)是依靠事先編寫(xiě)好的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些代碼我們稱(chēng)之為策略。比賽的水池上方有一個(gè)攝像頭，這個(gè)攝像頭就相當(dāng)于仿生魚(yú)機(jī)器人的眼睛，攝像頭采集水池中的信息并將信息傳遞給處理器，處理器相當(dāng)于仿生魚(yú)機(jī)器人的大腦，它處理后，根據(jù)提前加載好的策略，控制仿生魚(yú)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

在這次的競(jìng)賽中我們一共參加了搶球博弈、水中救援、水球2V2和水中角力四個(gè)項(xiàng)目。

在搶球博弈項(xiàng)目中，雙方各自用一條仿生魚(yú)機(jī)器人，搶奪水池中的三個(gè)水球，將球帶入己方球門(mén)范圍以內(nèi)。甚至可以游至對(duì)方球門(mén)范圍以內(nèi)將對(duì)方的球帶出。待5分鐘比賽時(shí)間結(jié)束，查看雙方球門(mén)范圍內(nèi)的水球的數(shù)量，多者一方為獲勝方。

水中角力項(xiàng)目是將水池中的漂浮物用仿生魚(yú)機(jī)器人頂向己方區(qū)域。1?分鐘內(nèi)，仿生魚(yú)機(jī)器人率先將漂浮物完全頂向己方區(qū)域獲勝。若機(jī)器人沒(méi)有完全頂向己方區(qū)域，則占有漂浮物的面積較大一方獲勝。若雙方面積相等，比賽將直接進(jìn)入加時(shí)賽。

水中救援項(xiàng)目是在水池中安放5個(gè)支柱，每個(gè)支柱上放有一個(gè)盒子，仿生魚(yú)機(jī)器人逐一沖撞支柱，支柱上的盒子落入水中，代表成功營(yíng)救受困小魚(yú)，則獲得相應(yīng)分?jǐn)?shù)。

在水球2V2項(xiàng)目中，雙方各用兩條仿生魚(yú)機(jī)器人進(jìn)行比賽，兩個(gè)機(jī)器人互相協(xié)作，將水池中的水球攻入對(duì)方球門(mén)。

在這四個(gè)項(xiàng)目中，我們?cè)谒薪橇?xiàng)目發(fā)揮出色，取得了一等獎(jiǎng);搶球博弈項(xiàng)目獲得了二等獎(jiǎng);水球2V2項(xiàng)目與水中救援項(xiàng)目發(fā)揮不理想，但也獲得了三等獎(jiǎng)。

我參加的第二個(gè)重大機(jī)器人比賽是2019年“第二十一屆中國(guó)機(jī)器人及人工智能大賽”，我們的作品是居家機(jī)器人。居家機(jī)器人與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系十分密切，機(jī)器人與物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，之后便可以去執(zhí)行一些操作。例如當(dāng)檢測(cè)到煤氣泄漏時(shí)，機(jī)器人可以發(fā)出指令，關(guān)閉燃?xì)忾y。

我們這款居家機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家中窗、燈、風(fēng)扇等設(shè)備的控制，同時(shí)可以檢測(cè)室內(nèi)二氧化碳值和煙霧情況，并且還可以提醒老人按時(shí)服藥。

比賽時(shí)這樣進(jìn)行：先操縱機(jī)器人利用激光雷達(dá)對(duì)搭建的模擬房間構(gòu)建房間內(nèi)的地圖，這個(gè)時(shí)候要用鍵盤(pán)控制機(jī)器人移動(dòng)，使機(jī)器人依次經(jīng)過(guò)客廳、臥室、廚房，最后回到客廳，并且要在每個(gè)房間內(nèi)選定一個(gè)地點(diǎn)，后續(xù)要在這些地方實(shí)現(xiàn)不同的功能。此后機(jī)器人要根據(jù)構(gòu)建地圖時(shí)的順序依次經(jīng)過(guò)這些房間，在行進(jìn)過(guò)程中完全依據(jù)此前構(gòu)建的地圖，行進(jìn)路線由機(jī)器人自行選擇，行進(jìn)過(guò)程中不能觸碰墻壁。在到達(dá)客廳時(shí)，需要檢測(cè)室內(nèi)光照度情況，語(yǔ)音播報(bào)光照度數(shù)值，并且根據(jù)光照度數(shù)據(jù)，機(jī)器人自主對(duì)客廳內(nèi)燈光與窗簾實(shí)現(xiàn)控制，判斷是否要開(kāi)燈、開(kāi)窗等。在到達(dá)臥室時(shí)，機(jī)器人檢測(cè)臥室內(nèi)溫濕度情況，語(yǔ)音播報(bào)溫濕度數(shù)值。檢測(cè)到溫濕度值過(guò)高時(shí)，機(jī)器人對(duì)臥室內(nèi)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)控制，打開(kāi)風(fēng)扇。在達(dá)到廚房后，機(jī)器人檢測(cè)室內(nèi)二氧化碳情況，語(yǔ)音播報(bào)二氧化碳狀況，并且在檢測(cè)到煙霧時(shí)，機(jī)器人關(guān)閉廚房?jī)?nèi)電磁閥。最后回到客廳內(nèi)時(shí)，機(jī)器人會(huì)根據(jù)當(dāng)前時(shí)間判斷是否提醒老人服藥。在比賽過(guò)程中，第一次因?yàn)榈貓D沒(méi)有構(gòu)建好，機(jī)器人并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)既定的功能，只完成了光照強(qiáng)度的播報(bào)和開(kāi)燈功能。我們把握住了第二次機(jī)會(huì)，重新構(gòu)建地圖，實(shí)現(xiàn)了既定功能，最終獲得了一等獎(jiǎng)。

這次比賽中我們的另一個(gè)作品是無(wú)人駕駛競(jìng)速車(chē)。無(wú)人駕駛競(jìng)速車(chē)也是搭載了一個(gè)激光雷達(dá)，比賽時(shí)也是要對(duì)賽道構(gòu)建地圖，與居家機(jī)器人不同的是不需要選擇特定的點(diǎn)，只需構(gòu)建好賽道地圖即可。

比賽時(shí)，在賽道中有設(shè)置的路障，無(wú)人駕駛車(chē)要以最快的速度跑完整個(gè)賽道并且盡可能的不碰觸路障。這兩者互相矛盾，速度越快，碰到路障的可能性就越大，需要進(jìn)行取舍，盡可能的拿到相對(duì)較高的分?jǐn)?shù)。

在比賽中，伙伴們根據(jù)賽場(chǎng)的情況，調(diào)整了無(wú)人駕駛車(chē)的速度，車(chē)并沒(méi)有全速行駛，以減少碰觸路障的數(shù)量，只觸碰了一個(gè)路障。正是因?yàn)槲覀內(nèi)∩岬卯?dāng)，在保證一定的速度的前提下，減少了觸碰路障的數(shù)量，最終獲得了一等獎(jiǎng)。

責(zé)任編輯：宋明晏