追梦赤子心——讲述东北大学Action团队的故事

2021-01-19 18:28:43

“挺”起使命担当,“迈”出中国速度!今年8月23—25日,2019年第十八届亚太大学生机器人大赛国际赛总决赛在蒙古国首都乌兰巴托落下帷幕,经过激烈较量,东北大学信息科学与工程学院丛德宏老师指导的Action团队从16个国家和地区的17支参赛队中杀出重围,最终夺得第十八届亚太大学生机器人大赛季军和最佳技术奖。

早在6月,在第十八届全国大学生机器人大赛(ROBOCON)总决赛的赛场上,东北大学Action团队拿下全国总冠军,获得为国出征亚太大学生机器人大赛国际赛总决赛的资格。“拒绝平庸,挑战极限”,东大Action团队从2016年到2019年连续4年获全国大学生机器人大赛(ROBOCON)总冠军,创造了该项赛事连续夺冠高校新记录。

拼搏无畏的Action团队不忘初心、牢记使命,用他们的行动和实力诠释了东北大学创新人才培养模式的特色之路,成为学校创新创业教育的“华丽样本”。

自主研发的驱动器配上国产电机一点不比国外差

2019年的520,没有太多柔情浪漫,而是平添几多堵。全球领先芯片公司和供应商陆续宣布中止与华为的合作与交易。

但在《海思总裁致员工的一封信》中,所有人看到的是华为的绝地反击,中国的居安思危。“前路更为艰辛,我们将以勇气、智慧和毅力,在极限施压下挺直脊梁,奋力前行!”

“挺直脊梁”是一种精神信念,更是一种奋斗力量。

“拒绝平庸,挑战极限”的东北大学Action创新团队同样崇尚“脊梁精神”。在今年第十八届全国大学生机器人大赛总决赛的现场,Action团队自主研发的四足机器人—“脊梁”卫冕成功。

“不允许使用任何非国产器件。”

“如果有一天亚太大学生机器人大赛有这样的规定,我们有没有办法应对?”

东北大学Action团队不仅是一个只会拿冠军的团队,他们也在向心中的榜样—华为,默默看齐。

历年的全国机器人大赛经常云集电子科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、浙江大学等近60所国内知名高校的顶尖团队。“我们的机器人之所以能平稳迅速完成每一年的规定题目,主要是因为机器人身上安装了团队自主研发的驱动器和浮动平面定位系统。”在丛德宏看来,这两项核心技术为他们在比赛中赢得优势。

电机是驱动机器人完成各项任务的动力源泉。目前,国内高校制作机器人使用的电机多为国外进口产品,比如瑞士品牌马克松。国外电机虽可为机器人提供长久动力,但过于强劲的动力并不符合比赛要求,机器人在完成各项比赛任务时需要时快时慢、时动时静的动力驱动,一直保持高速运转并非理想效果。加之进口电机价格高、耗量大,性价比极低。

“国产电机能满足机器人运行需求吗?”答案是肯定的

“但是如何将国产电机与机器人衔接,这就要求我们研制出适合国产电机和机器人的驱动器。”丛德宏解释说。

2016年,Action团队为自己设立了一个新的目标,自主研发驱动器,坚持使用国产电机带动机器人。

创新,一个说起来容易做起来难的词。从最初的想法到结构设计,从软硬件设备制作到后期的调试完善,他们一做就是三年。

2018年全国机器人大赛举行时,Action团队带着他们的机器人“金戈·铁马”如约而至,经激烈角逐,终摘得桂冠。

当所有人祝贺Action团队三捧全国大学生机器人大赛冠军时,只有他们自己清楚,真正让他们自豪的不是“冠军”,而是“创新”。他们研发的驱动器配上国产电机性能完全碾压进口产品。同时,团队自主研发的浮动平面定位系统不仅应用于科技竞赛,还在足腿式下肢恢复训练机器人身上成功应用,得到了国内外60多家高校和企业的认可。

在东北大学鼓励自主创新的大环境下,Action团队的创新动能不断激发:第一个创造四连冠的团队,第一个能在10秒内完成比赛项目的团队,第一个成功研发自主定位系统的团队,第一个成功研发应用国产电机驱动器的团队……Action团队用努力和实力期待下一个第一。

“四足机器人”,我们何去何从?

亚太大学生机器人大赛是由“亚洲太平洋地区广播电视联盟”发起倡导的国际大学生机器人大赛。该赛事首先在国内选拔,冠军队伍代表国家参加亚太大学生机器人国际比赛。每年的题目都不一样,今年的题目是“快马加鞭”,并首次要求利用“四足机器人”完成比赛。

“之前我们制作的机器人都是轮式机器人,这种‘四足机器人’,我们从来没做过。”面对主办方提出的这一难题,不只是Action团队,几乎所有国内高校团队都陷入了沉思。

没做过的事情怎么做?是效仿,还是独创?

国内高校不乏一些模仿国外成型四足机器人的情况,Action团队内部也曾出现过这样的声音:“只要我们做出的机器人能夺冠,保住我们的冠军,就可以了。”

但指导教师丛德宏只说了三个字:自己做。

自己做,做自己。“如果只是为了夺冠而做一个机器人,那这个机器人是没有生命力和延续性的,主办方提出的赛题,是对之前轮式机器人的彻底颠覆,只有打败昨天的自己,才能遇见更好的自己。”丛德宏说。

要想打败别人,就要先打败自己,打败之前所有的成果。为此,Action团队专门成立了“步态组”,研究机器人四条腿的行走姿态。一群学机械、软件、计算机的本科生们从研究哺乳动物的行走方式开始了他们的工作。千种设想、百种形态,经过近4个月的研究,步态组终于为机器人安装上了四条腿,且每条腿上都有12个自由度。

“自由度越多,控制难度越大,但灵活性就越好。”队长李泓硕介绍说。得益于这一灵活性,他们的四足机器人以最短时间完成了交接令牌、投掷兽骨、登上山顶、举起令牌等任务,并最终夺冠。

“期间的困难和压力不言而喻,但‘自强不息,知行合一’的东大校训一直是支撑我们的精神力量。挑战自我,超越自我。” 李泓硕感慨说。

给予年轻人关于梦想的最好诠释

组队17年,参赛16次,12次跻身八强,季军4次,亚军1次,冠军4次,6000多个日夜,参赛机器人80多个……“从2002年参加第一届比赛开始,高峰低谷都经历过,无论遇到怎样的挫折和压力,我们从没放弃。”丛德宏说。

当校园大多楼馆都在黑暗中沉睡时,科学馆101室却总是灯火通明。日夜的更迭在这里淡化了意义,每一张年轻的脸上都写着对科学的热枕、对成功的渴望。

在实验室的一个角落里,成排地码放着很多床垫和被褥。团队成员江负成介绍,备战比赛期间很多学生都打地铺住在实验室里。每次参加全国机器人大赛,团队成员都会提前两周到比赛现场调试设备。机器人受环境影响较大,即使在实验室里已经很完备,到达现场后还是会有“水土不服”的现象。今年的全国比赛,四足机器人在起步阶段出现了跳跃的情况,这会严重影响机器人的运行速度和平衡性。

“我们就每天早上6点半在宾馆集合,去现场调试设备,一直干到晚上12点再回宾馆休息,午休也只是躺在场地上休息半个小时而已,没有一个人叫苦,没有一个人离开。”团队成员邓彬回忆说。经过两周的努力,在机械组、硬件组、软件组同学的密切配合下,他们终于解决了这个看似小问题的大困难。

Action团队成员心里,实验室已经成为了他们某种意义上的“家”。在这里,他们学会了拼搏与奋斗,领悟了挫折与失败,经历了坚持与坚守。创新永不止步,人才始终非凡。十几年间,这里汇聚了历届参赛队员200余人,其中去往美国、日本、德国、意大利等国留学、工作20余人,在清华、北大、浙大、华科、东大等高校继续深造60余人,在华为、大疆、宝马、英伟达等国内外知名企业从事相关工作50余人,自主创业10余人……通过参赛,队员们掌握的知识和技术不仅让机器人趋近完美,也深刻影响着他们走出校园后的人生……

枝繁叶茂离不开土壤的滋养,团队的成长、学生的成才离不开学校的支持。“Action自2002年开始组队,已走过十多年的发展历程,但取得的突出成绩主要集中在这几年,这是和学校的大力支持密不可分的。”丛德宏介绍说。从教师工作量认定到学生课程加分,从免修免考到创新学分,从场地经费支持到创新创业奖项设置和激励机制,东北大学不断完善相关政策配套,为学生创新创业和成长成才搭建了广阔的实践平台和“试飞跑道”。

“东大历来重视创新创业教育工作,在人才培养实践中,始终坚持面向全体学生,将创新创业教育融入人才培养全过程。”东北大学校长赵继说。学校组建创新创业学院、依托科技产业集团建设创业孵化基地、学生创新梦工厂等,让学生有充分的机会享受到最优质的创新创业空间和资源。

在东北大学校园里,活跃着数百支大学生创新团队。他们拼搏在国内外各大科技竞赛的赛场上,向梦想发起一次次挑战。国际大学生数学建模竞赛国际一等奖、国际遗传工程机器大赛国际一等奖、ACM-ICPC国际大学生程序设计竞赛国家级一等奖、全国大学生金相技能大赛国家级特等奖……在2018年公布的中国高校创新人才培养暨学科竞赛评估结果中,东北大学获得奖项总数排名全国第一。学校也因此先后获评全国创新创业典型经验高校、全国大学生创业示范园、国家级众创空间、中国双创典型示范基地等多个奖项。

梦想,既不是做梦,也不是空想,而就是他们的名字,行动,Action。这是团队给予他们的动力,更是东北大学,这样一所底蕴深厚、踏实前行,满是家国情怀的学校,给予年轻人的、关于梦想的最佳诠释。

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    东大Action团队从2016年到2019年连续4年获全国大学生机器人大赛(ROBOCON)总冠军。
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