第十六屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽展位前,一款六足機器人引來不少高校觀摩老師駐足。酷似大蜘蛛的機器人走梅花樁、在木塊搭成的“陡峭地帶”行進,看起來輕而易舉。背后,卻是唐開強和團隊成員長達6年的堅持和不斷探索。
付諸行動 夢想一步步靠近現實
憑借“基于遷移強化學習的全地形自適應技術——以六足機器人為例”項目,首次參加“挑戰(zhàn)杯”的唐開強直擊總決賽。目前正在讀研三的唐開強喜歡稱自己是——追逐機器人夢想的年輕人。
“自從開始接觸機器人,和一個個小零件打交道,我發(fā)現,那些在別人眼里不切實際的夢想,似乎越來越清晰了?!睆?012年至今,這個來自四川的小伙子多次回到蜀地走訪調研,腳步遍及綿陽、北川10余個受災村莊。
?既然地震等自然災害的發(fā)生無法控制,能否在災后救援中為生命爭取更多希望?結合自己的專業(yè),他開始思考研發(fā)一款高效的救災機器人。
?“在軍用物資運輸領域波士頓動力的四足大狗機器人已成為業(yè)界標桿,在服務領域日本阿西莫的兩足機器人多次驚艷世界,但在國際上,六足機器人目前仍屬空白?!碧崎_強想有所突破。
?最開始,因為機器人外形和機械結構的制作需要進行仿生學研究,唐開強和隊友曾一起去抓蜘蛛、螃蟹,再用高速攝像機拍攝記錄蜘蛛螃蟹每條腿的長度比例、粗細以及它的運動狀態(tài)?!跋奶旖洺桓鞣N蚊蟲叮咬,但是現在回想起來,卻是一段珍貴的經歷?!?/p>
?通過三維建模和力學仿真分析,他們從蜘蛛和螃蟹的行走方式中獲取機械結構和運動學設計,從人腦神經中樞的運作模式中借鑒控制算法和驅動模式設計,完成結構設計,制作出機器人的樣機,并逐漸形成了完善的機器人救援隊。
?2017年10月,作為機器人救援領域的前沿科技代表,團隊受邀參加了聯(lián)合國國際減災日展演。
筑夢路上 學校護航
?六足機器人“肌肉發(fā)達”,運動靈活、可靠性高,但卻頭腦“簡單”。要想提高這款機器人的“智商”,就必須解決全局導航、落腳點選擇與避障、計算效率等關鍵性問題。
機器人研發(fā)道路上,唐開強感謝學校和老師的一路護航,“南京大學在機器學習、機器人智能控制這方面做得非常好,南京大學工程管理學院和雙創(chuàng)辦也給予了我們機器人項目大力的支持和幫助。我們在導師陳春林教授的指導下,利用人工智能算法,實現多足機器人自主運動步態(tài)規(guī)劃?!?/p>
?“每當我們遇到困難,老師們都非常耐心地給我們專業(yè)指導。”唐開強記得,讓大家特別意外的是,項目推進中遇到難題,大家都找不到有效解決辦法,就嘗試著給校長呂建發(fā)郵件,尋求他的幫助。
?“他是我們非常仰慕和喜愛的計算機領域專家、院士。”唐開強坦言,最初也沒抱太大希望,校長工作那么忙,不一定有時間回復,沒想到,團隊不但收到了郵件回復,校長還專門抽了一個下午的時間,和團隊成員面對面交流。
?設計PCB電路板的時候,團隊經驗不足,探索陷入瓶頸期,嘗試了不少方法,電路板還是燒了不少次。唐開強很感謝學校的包容,“給了學生做科研的試錯機會?!?/p>
把論文寫在祖國大地上
?站在“挑戰(zhàn)杯”全國總決賽賽場,唐開強和團隊成員回顧起項目取得的突破。
?這些年,在“蜘蛛俠”的研發(fā)中,團隊已申請7項發(fā)明專利、5項相關專利,圍繞課題,團隊成員發(fā)表論文5篇。
?對于在校大學生來說,這是難得的學術成果。但是,唐開強覺得,新時代的青年“要把論文寫在祖國的大地上,把科技成果應用在實現現代化的偉大事業(yè)中?!?/p>
?2017年5月,“蜘蛛俠”從全球2075個方案中脫穎而出,獲聯(lián)合國“極·致未來”責任創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽杰出方案獎。
?研究不僅在理論方面取得進展,“蜘蛛俠”也從紙面設計變成了可操作的實物,“挑戰(zhàn)”卻并未止步。在已公開的相關研究中,他們利用人工智能算法,在國內外首次實現六足機器人自主走梅花樁。同時還推出大型重載、中型兩棲機器人和小型偵查機器人等面向應用場景的產品,已逐步形成針對政府、企業(yè)和普通消費者的多種解決方案。
(摘自《中國青年報》11.14杜沂蒙/文)