2008亚太大学生机器人大赛国内选拔活动已经结束快一个月了。比赛结束后的这一段时间心情非常复杂,久久不能平静,到现在也找不出合适的词语来描述内心的感受,遗憾、伤心或失望都不准确。比赛的结果与我们的期望相差太多,小组赛就被无情的淘汰。也许这就是竞技比赛的魅力所在。不谦虚的说,这次比赛我们东北大学是奔着冠军来的,可能现在说这些已经没有多大价值了,毕竟比赛已经结束,尘埃落定,但我们绝不是痴人说梦,我们有充分的理由相信我们有这个能力。

首先从07的比赛说起。07年我们小组赛的成绩是一胜二负,无缘16强。第一场胜山东科技大学,然后分别输给武汉大学和国防科技大学。我们当时的表现可能正好验证了某些人对我们的看法——“东北大学的机器人属于四肢发达头脑简单类型的,干点力气活还可以,要求有点技术含量时就不行了”。所以在小组赛结束的那一刻,我们就在心里告诉自己:08年的比赛,我们东北大学的目标就是——雪耻,因为我们代表的是东北大学,东北大学不能被人看扁了。也正是在那一刻,我们已经开始了08年大赛的备战工作,在比赛现场,指导教师丛德宏领着几个老队员一边观摩比赛,一边讨论我们的得失、失败的原因以及下届比赛需要提高的地方,同时抓紧时间与其它参赛队队员交流学习。

回校后,我们系统总结了07年比赛失利的原因,并提出了相应的改进措施。为了备战08年的比赛,我们在很多方面都进行了大幅度的改进和调整,如队员的选拔增加了笔试和实习的环节、队伍的管理、参赛方案的制定、控制方式、进度安排等等。我们所做的一切,都是为了一个目标——雪耻。为了激励队员,丛德宏老师在机器人大赛实验室的门口写了幅对联,上联是“态度决定成败”,下联是“执着铸就辉煌”,横批“拒绝平庸”。

经过代表队师生半年多的共同努力,我们东北大学制作的四台机器人可以说是我们东北大学所参加的五届大赛中最好的一次。不仅体现在机器人的机械结构、控制方式、比赛策略、稳定性、对抗性等方面,而且备战的进度与历届大赛相比也是最快的一次。因此我们的信心也是与日俱增。

按照比赛要求,我们设计制作了5台机器人,其中一台干扰机器人后来被淘汰,最终参加比赛的有4台机器人,三台自主机器人和一台手动机器人。分别被命名为“车”——大自主机器人、“马”——手动机器人、“炮”——干扰机器人和“将”——小自主机器人。下面分别介绍各个机器人的功能:

“车”,它的功能是最强大的,它既可以在出发区直接与“将”结合也可以在赛场的任意位置与“将”结合,然后与“将”配合取12分黄油后分离,此外还可以自己取6分黄油 ,同时还可以越过本方的公共区、清理本方篮区附近的对方机器人以便于本方手动机器人得分、用风扇将对方的球和罐吹出篮区等功能。更重要的改进是:

(1) 此次机器人的主控程序和路径设置是分离的。这样做的优点是路径设置非常方便,1分钟内就可以设置一条新路径,不象以前机器人的路径有一点变化时修改程序就耗费几个小时的时间,而且经常可能出错;

(2) 采用了键盘启动机器人的形式,并且配合液晶显示屏。优点是,在一场比赛中,机器人控制器内可同时设置16条路径,比赛过程中可以根据赛场情况决定采取相应的行走路径,就是说可以通过人的智能来弥补机器人智能的不足;同时,有液晶屏和键盘在调试机器人各个动作时也非常方便;

(3) 机器人导航完全抛弃了寻线的方式,采用了陀螺仪加从动轮编码器的方式,虽然现在这已经不是什么新技术了,但能在比赛过程中稳定发挥、3分钟内准确全场定位并非很容易做到的。我们在去年的基础上,今年已经完全满足比赛要求。其实07年的比赛我们第一次研究陀螺就已经可以用于比赛了,只是成绩不好,没有引起大家的注意。

“马”,手动机器人的功能也很全面,它可以完成最基本的取、放3分球罐任务,拾取散落到地面的球和罐,存储球罐——最多可取6套球罐,与“将”配合取12分黄油。手动机器人的最大改进是控制手柄,以前的手柄是自己做的,自己制作的手柄最大缺点是使用寿命有限,按扭需要经常更换。现在我们采用现成的游戏机手柄,不仅美观,而且非常耐用,当然采用现成的游戏机手柄需要对驱动程序做一些改动。

“炮”,干扰机器人主要有两个功能:

(1)“当头炮”——快速运动到中间柱附近,抓住柱子将车体升起并将12分黄油用帽子扣住,防止对方得分。在帽子上有两个摄像头,它可以识别小自主机器人“将”帽子上的条码,当识别到条码后说明本方的机器人准备取12分黄油,这时干扰车的帽子自动抬起,便于小自主机器人取黄油;

(2)“迅河炮”——快速运动到中间柱的左侧,放下钩子构住柱子,使干扰机器人绕柱子旋转到对方的一侧,目的是挡住对方机器人,使对方机器人无法取到黄油。根据不同对手,干扰机器人的行走距离是可以设定的,或停止后在原地前后运动,阻挡对方机器人。

“炮”在结构上有很多创新点:

(1) 抓柱子的钳子不用电机驱动,完全是靠机器人的冲击力使起闭合从而抓紧柱子。这样做的优点是:动作快、牢固、将无法克服的冲击力变成驱动钳子的动力——变废为宝;

(2) 走行机构采用一个电机驱动两个同轴的大小轮,这样机器人的行走路线固定,有利于速度的提高;

(3) 采用了自制的离合器机构,通过离合器使行走机构和帽子的翻转动作由一个电机驱动——走行电机。这样可以降低重心,提高翻转动作的力量。

“将”,小自主机器人的主要功能就是得分,由于其他三台机器人都是为它服务的,协助它,保护它,就像象棋里的“车”“马”“炮”保护“将”一样。“将”可以直接与“车”配合取12黄油,也可以自己独立去取6分“黄油”后与手动机器人“炮”配合取12分黄油或取完6分黄油后停在某个位置与“车”配合。
结构上的独特之处在于:取黄油的方式不是用普通的夹子,而是采用扣的方式,并且一个机构可以取两块黄油。优点是机构简单轻巧,可靠性高。
控制方式与“车”一样。

总之,我们在策略上既有“登顶”的策略,也有“防守反击”的策略;取12分黄油既可以两个自动机器人配合得分,也可以自动和手动机器人配合得分;干扰方式既可以采用将12分黄油盖住,等待本方机器人来得分,也可以采用阻挡的方式。即可以吹倒对方篮区内的球罐,也可以防止对方对我们篮区的干扰。可以说对比赛过程中对手可能采取的各种策略都做了充分的准备。出发前,指导教师丛老师告诉大家:“最强的对手就是我们自己,只要我们自己在比赛过程中不犯致命性的错误,获得冠军并非梦想!”

正是基于对我们自身实力的自信,因此对今年的比赛充满信心。相信我们的实力是有目共睹的。但是,直到比赛结束后,我们才更深切的体会到什么叫“谋事在人,成事在天”。下面介绍一下比赛失利的原因:
今年的比赛,我们抽到H组,这是个公认的死亡之组,四个学校分别是国防科技大学、东北大学、上海大学和北京科技大学。尽管如此,我们并没有泄气,相反更激发了全队师生的斗志。

第一场小组赛的对手是国防科技大学。通过他们走场和表演赛的录象,可以说赛前对他们的了解已经非常透彻了。对手可能对我们造成一些威胁的就是他们的干扰机器人,那么可能有两种情况:

(1) 比赛时双方的干扰机器人对掉,那么比赛对我们将非常有利,因为对方两个自动机器人配合取12黄油需要约15秒,而我们完成同样的动作需要约9秒,12分黄油得到后基本大局已定,因为双方其他机器人的实力基本相当;

(2) 对方的干扰机器人绕过我方的干扰机器人并挡在12分柱的前面,这时我方的大小自主机器人应该绕过对方的自动机器人去取12分黄油,由于对方干扰机器人停的位置不确定,我方大小自主机器人必须等对方干扰机器人停止运动后决定启动哪条行走路线,因此,在针对国防科大的比赛中,我们对大小自主机器人设置了三条行走路线——左、中、右。

基于上述分析,如果在比赛过程中,国防科大采取第

(2)种策略,对我们可能造成一些麻烦,但由于我们的干扰机器人已经挡住对方得分机器人的线路,对方的胜算还是不大。如果对方采取第

(1)种策略,那么对方必死无疑。所以,无论是什么情况,拿下国防科大应该不成问题。
比赛开始了,非常出乎我们所料,对方采取了第

(1)种策略,双方的干扰机器人对掉了,这是我们最希望的结果。

但是,更出乎我们所料的是,我们自己的队员犯了第一个致命错误:在启动大自主机器人时按错了启动键。按照赛前制定的策略,这种情况下应该启动中间的那条行走路线,大小自主机器人直接配合取12分黄油。但当时由于那名队员太紧张,启动了左边的那条行走路线,导致双方5台自主机器人撞在一起;
场上的情况是大家都没有预料到的,这时手动机器人操作者又犯了第二个致命错误:他没有执行赛前制定的尽量多的抢夺球罐的策略,而是边取球罐边观望是否需要手、自主机器人配合取12分黄油,直接导致最后一套球罐被对方抢到;

第三个致命错误是:队员在重启小自主机器人时没有先断电,而是直接将小自主机器人从大自主机器人上抱下来,导致小自主机器人碰到12分黄油块从而失去重启机会。需要解释一下小自主机器人的工作原理:出发时,大自主机器人“车”直接与小自主机器人“将”结合,“车”一边走一边把“将”升起,当“车”运动到12分柱附近并检测到自身的位置满足设定位置时,继续抬升“将”到最高位置,“将”上安装有红外距离传感器,可以检测到自身到地面的距离,当这个距离满足设定距离时,“将”开始做取黄油动作。由于队员取“将”这个动作必须先把“将”向上抬起,导致传感器误判;

第四个致命错误是:重启“将”时又按错键了,“将”原地不动。导致对方机器人取走6分黄油。

如果不犯第一个错误,就不会有后面的错误发生,我们应该以33:9获胜;

如果不犯第二个错误,我们应该以15:9获胜;

如果不犯第三个和第四个错误,我们应该以18:9获胜;

如果……

已经没有那么多如果了,这场比赛打得很难看,双方比的不是谁的策略更好、谁的机器人性能更优、谁的机器人速度更快……,双方比的是谁的操作队员心理素质更好,谁犯的错误更少、谁的应变能力更强、谁的发挥更稳定……

对北科的比赛直到现在我们都认为我们制定的策略是正确的,无奈对方使用一台尺寸很有争议的干扰机器人把我们的计划都打乱了。对于这样一场比赛我们还能再说什么呢?

对上海大学的比赛不言而喻都是为了荣誉而战。那场比赛虽然无关大局,但却是我们东北大学机器人大赛代表队在本届大赛中的绝唱,把我们的技术和实力展现得淋漓尽致……

这一刻,
只是短暂的失利。
这一刻,
不过是狼的隐忍,
雄师能量的积聚。
休整过后,
那一刻,
必将王者归来!