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CSU云麓队:年年斩获中国机器人大赛大奖,传承的是荣耀也是担当

2018年12月27日 09:23:45 来源: 中南大学 作者: 字号:TT

CSU云麓队简介

中南大学智能机器人协会的核心,拥有以信息科学与工程学院教师、博士研究生为核心的指导教师团队和举办各类机器人创新实验、学科竞赛的良好硬件设备,始终瞄准国内外高水平的机器人竞赛及各种智能移动机器人创新实验活动,拥有丰富的大赛经验和大学生创新项目的实践成果,如RoboCup大赛,中国机器人大赛以及各类大学生创新项目;自2001年云麓队组队参赛以来获得较丰硕的成果,两次取得国家级赛事的冠军,数次摘得亚军、季军;队伍发展至今主攻Rescue Simulation、2D Simulation、Middle Simulation三方面赛事。

团队成员简介

叶星宏

2016级中南大学信息科学与工程学院通信工程

田岸鑫

2016级中南大学信息科学与工程学院通信工程

黄兴军

2016级中南大学信息科学与工程学院通信工程

库浩岩

2016级中南大学信息科学与工程学院通信工程

池辉

2017级中南大学信息科学与工程学院通信工程

管博昂

2017级中南大学信息科学与工程学院物联网工程

组队之始

Q

你们是何时对机器人这个领域产生兴趣的?

黄举军:我是搬到铁道校区之后对机器人产生的兴趣,最先接触的是2D机器人。

叶星宏:我大一的新生课老师就是现在我们团队的负责老师,当时在他的课上对机器人和这个比赛有了初步的了解,同时我的室友他大一也参加了一些机器人赛事,在老师的引导和室友的影响下,逐渐对这个领域的兴趣日益浓厚。后来老师介绍给我机器人协会和这个比赛,我室友大一参加过,在他的影响下,所以我大二也加入了这个比赛。上学期四月份跟大三学长去浙江绍兴参加了Robocup的机器人世界杯中国赛,仿真组的比赛。

库浩岩:我对机器人这个领域产生兴趣同样基于彭军老师的耐心引导,同时我们团队大三的成员都是同班同学,可以窥见通信整个专业对机器人的热情都十分高涨,在专业氛围的带动下我也参加了一些相关赛事,兴趣伴随着对机器人更加深入的了解而不断增多。

田岸鑫:我一直都对机器人这个领域挺有兴趣的,之前在南校的时候,参加过与机器人救援相关的比赛,然后大二来到铁道,转会到2D,也参加了一些赛事。

池辉:大一受彭军老师的影响,彭老师让我开始对机器人产生兴趣。彭老师鼓励我们参加各种各样的学科竞赛,同时我也想让自己更充实,想学习到更多的东西。

Q

你们参加这个比赛的队伍成员是如何选拔的?

叶星宏:中型组仿真赛时间比较紧,而且是在暑假,当时很多人都有规划了,所以我们只能临时组织一支队伍。在招人的时候首先考虑的是要暑假留校,还要对仿真机器人感兴趣,并愿意为之付出精力,还选了17级的成员,方便之后培养参赛人员。对报名的人员我们提出了一些问题进行考量,再综合时间安排和个人兴趣以及能力,最后确定了队伍。

Q

比赛前有做什么特训或者是经验学习嘛?

叶星宏:我们的指导老师彭军老师帮我们联系了这个比赛的技术委员会,以及主要负责技术支持——国防科大的一个机器人实验室。让我们去参观实体机器人。让我们对于整个比赛有了一个整体的认知。

这个比赛的方向平台是搭建在linux系统上的,同时它以目前机器人领域广泛使用的ROS(Robot Operating System)为基础,通过使用ROS提供的许多机器人模型,最终搭建成了比赛的仿真平台。因此,我们先要学习ROS的相关知识,通过有限的资料,努力摸索这个平台,这耗费了我们很多的时间和精力。所以,直到比赛前一周,我们才比较清楚地理解了平台的运行机制。然后去制定策略、站位、进攻策略、防守策略、传球配合,实现策略。

比赛过程

Q

能给我们讲讲比赛具体内容吗?

叶星宏:比赛的有三台电脑,一台运行比赛场地和裁判,另外两台电脑分别跑两支队伍的代码。

Q

对于这次比赛,你们团队是如何进行编程设计分工的?

叶星宏:最开始的分工是每个人写一个机器人的代码,后来发现其实这些机器人都用的是同一套代码,只是要清楚代码当前控制的机器人是哪一个。

根据比赛规则,每个球员从拿到球到射门,这之间必须经过一次传球,所以如果把某一个机器人写的特别厉害,也是无效的,而且每个球员的个人属性是一样的,所以也不存在某一个球员能力会特别突出。

我与黄兴军负责整体的规划,分为进攻和防守模块,防守里面又分为守门员的防守和四个球员的防守。守门员的防守是库浩岩和田岸鑫负责。

库浩岩:关于守门员的防守,我们参考了一篇论文,借鉴了里面的一个思路——分块防守,我们的策略就是守门员只在自己的禁区里活动。把自己的半场分为了五个部分,当球出现在不同的区域的时候,就会启动相应的防守策略。

池辉:我是负责对球员射门调试,角度、力度的选择。因为这个比赛为了更加接近实际,在比赛中模拟了一些风等影响,所以射门时可能会与预定角度有所偏离。我主要是负责设计算法找到最优的射门位置和射门角度力度,让进攻变得更加高效,成功率更高。

Q

在设计过程中遇到的最头疼的问题?

叶星宏:如果没有避障,你给足球运动员定一个运动速度和方向让他去完成某个指令,但是这运动过程中可能遇到的障碍是无法预测的,所以可能会导致球员之间的碰撞。而根据比赛规则,碰撞是违规的。

池辉:模型指令的测试。比如说射门指令的测试,最开始我们想打死角,因为死角最容易进球。可是每一球都要找到防守漏洞的话,这其实是一件很难的事情,成功率不高。射门力度、射门位置、风险、效率、这些都要一直上网查资料、不断测试去进行操作。

Q

你们遇到有觉得非常难打的比赛,当时是个什么情况?

黄兴军:我觉得最难打的比赛应该是与北京理工大学的比赛,他们四个球员会形成一个扇型圈,就围在球前面。同时他们机器人的移速特别大,所以我们的球员刚拿到球,他们的球员就能迅速冲过来形成一个包围圈,很容易抢走我们的球。但是他们移速太快,没有办法做到传球,而不经传球直接射门的球都是无效的,所以最后以0:0成了平局。不过我们看着自己的球门被一次次攻破的感觉真的太难受了。

Q

能具体给我们讲讲你们是如何构想并最终完成本次比赛的战术策略的吗?

黄兴军:会设想各种可能出现的情形,一一列举,然后对这些情形进行分类,再对每一个类别制定相应的策略。同时,想象的情况与操作又会有较大的出入。以防守为例,我们之间设想的就是一个人去挡住对方持球人,另一名对面的站位要是持球人、无球人、门框之间一个合适的点,即既可以做到抢断、也可以做到进攻。但是这个点很难找,所以这个策略后来我们也就放弃了。

而且最难的地方其实是如何实现构想的策略,机器人之间的信息交互是比较困难的,所以我们要从有限的条件中去提取最大的信息量,对其进行分析,再修改策略,最后发现其实简单的策略比较奏效。

夺冠而归

Q

夺得了冠军,你们有什么经验可以和我们分享一下吗?

黄兴军:比赛是五人制足球,我们联想到了篮球。所以在设计上一定程度的借助了篮球中的一些策略和比赛技巧。我们特别注重防守,设计上是计划做到“人盯人”的,对面每过来一个球员,我方都能有人去盯着它,做出相应的防守。进球射门的方式有平射和挑射,因为我们“人盯人”的战术,对方很难进行有效进攻甚至是无法轻易传球。而且每一场比赛的中场我们都会对代码进行调整,根据对方的情况对决定加强防御或是进攻能力等,一成不变的行动模式容易被别人针对。

叶星宏:做的好防守真的很重要。让对方难以进球,起码可以让自己先立于不败之地。              

库浩岩:我们会对球的路线进行预判,根据自己的位置、球的位置、球的速度来对其可能的路线做一个预判,尽量提前启动防御机制,让守门员预先到达有效防球位置。

Q

通过这次比赛,有什么收获吗?

叶星宏:收获还是很大的,从软件层面来说,首先对于linux系统、机器人系统以及开发平台有了更深入的了解。学会了用版本控制软件去合并代码。

库浩岩:团队协作能力,写代码能力,加深了编程语言的理解,对整个编程的理解都上了一个台阶。

池辉:在这次比赛中,学到了很多专业的编程知识和大型工程的实行运作,在比赛中遇到的问题也让我沉稳冷静很多。更多的也是眼界和格局的提升和改变,同时也为自己明年带队参赛提供了很好的经验指导,相信明年也能取得很好的成绩。

Q

夺得了2018中国机器人大赛“中型仿真组”冠军有什么的感想吗?

叶星宏:坚持,不轻言放弃。一切事件,脱掉包袱努力去做。其实可能并没有想象中的那么难,只要真正投入其中。不要把困难想象的太可怕,把困难分解成一个个小问题,努力去解决。

黄兴军:自己真的很有成就感,然后也非常的开心,因为确实自己付出了很多,很高兴这次比赛付出与收获成正比。然后非常感谢彭军老师和国防科大的老师很耐心地解决我们各种问题,还要感谢带我们参加比赛的带队老师,在我们比赛的时候给了我们很多帮助。

田岸鑫:“Hardwork pays off,感谢辛苦付出的队友们老师们”。

池辉:经过这次比赛最深的感想大概是,过程比结果还重要。因为我自己以前其实胜负心还挺重的,但是经过这次比赛,真正的非常投入的去做了这件事情,最后对于结果其实已经没那么深的执念了。

Q

你们基本上都参加了数学建模比赛,你们认为数学模型在机器人设计中有什么作用吗?

黄兴军:数学中的分析方法可以运用在实际生产过程中,最重要的是其对思维的开拓。此外,数据分析在设计中也起到了不可或缺的作用,传球路线以及一些路径规划都离不开数据分析。

库浩岩:尽管没有直接可用的数学模型,但数学知识和实际生产相结合这种思想对我参加比赛有了很大的帮助作用。

田岸鑫:首先,数学可以培养思维;其次,计算机除去各种语言的特性和工具的使用,其根本就是数学。所以学好数学,学会使用数学知识建模是一个很必要的知识技能。

叶星宏:数学在理工科中无处不在。比如传球这个动作,就需要计算传球方向。同时,在电脑上模拟一个足球比赛,各个守门员及队员他们之间有位置、有速度、有加速度,这些属性需要通过数学建模。仿真模型的建立也就是一个数学建模的过程,把现实中一个足球比赛通过数学建模建立成数学模型,再通过编程把它展现出来。我们运用数学模型中的某些知识,再通过自己对足球比赛方式和参赛技巧的理解,并运用数学模型来达到自己的策略。这整个问题就是一个数学建模的问题。

Q

团队合作过程中,有什么让人感动的事情?

叶星宏:我们团队花了很长的时间去了解平台,大概在比赛前一周才完全弄懂平台的运作机制,那时我们的代码基本上没怎么写,所以当时想要放弃,内心有点崩溃。就去找了彭军老师,彭老师给了我们很大的鼓励,他让我们不要想的太复杂,先可以做到拿球、传球、射门就可以了,他帮我们把目标降低了很多。所以队员的心理压力都小了很多。于是我们就从简单的操作开始,一步步去改进,反而收获了意料之外的好成绩。在现场比赛过程中,带队老师也很照顾我们。厚积薄发,对平台的透彻理解也是我们能夺冠的一个重要原因吧。

黄兴军:当时还出现了一个问题就是,我们的球员如果拿到球射门了,他之后只要拿到球就射门,完全不顾传球等其他程序。我们检查了很多次代码都不知道问题出在哪里,在这里就花费了很多时间,一连好几天都卡在这里,相当崩溃,然后彭老师就一直鼓励我们不要气馁。后来这个问题最终和大赛的技术支撑沟通了之后还是解决了。

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[责任编辑:苏兰, 何莉莉(实习生) ]

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