“半夜起來看了直播，當(dāng)全場觀眾討論China、Harbin時，內(nèi)心特別振奮，從來沒想過個人會與國家榮譽(yù)聯(lián)系得這么緊密。”9日，哈爾濱工程大學(xué)學(xué)生王憲彬告訴澎湃新聞（www.loaarchitects.com.cn）。

7月30日至8月5日在美國舉行的第21屆國際水下機(jī)器人大賽（RoboSub）中，該校E·唯代表隊(duì)攜機(jī)器人“敖明2號”奪得冠軍，打破北美高校20年來對冠軍的壟斷，成為繼麻省理工學(xué)院、康奈爾大學(xué)等世界頂尖高校后第9個獲得這項(xiàng)殊榮的隊(duì)伍。

哈爾濱工程大學(xué)創(chuàng)造了該項(xiàng)賽事我國乃至亞洲的最好參賽成績。

蟄伏7年后奪冠

國際水下機(jī)器人競賽（RoboSub）由國際無人系統(tǒng)聯(lián)合會（AUVSI）和美國海軍裝備研究院（ONR）共同主辦，是業(yè)界公認(rèn)的水下機(jī)器人領(lǐng)域最高級別賽事，被譽(yù)為水下機(jī)器人領(lǐng)域的“世界杯”。歷屆比賽匯集了美國伍茲霍爾研究所（WHOI）、麻省理工學(xué)院（MIT）、康奈爾大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、杜克大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等世界頂級研究機(jī)構(gòu)及高校參與。該項(xiàng)賽事從1998年舉辦21年間，冠軍都被美國和加拿大壟斷。

自2011年起，哈爾濱工程大學(xué)E·唯團(tuán)隊(duì)每年參與這項(xiàng)賽事，取得了兩次第四、一次第五、一次第六的成績。2018年，該代表隊(duì)由哈爾濱工程大學(xué)劉文智、李海波、葉秀芬3位教師帶隊(duì)指導(dǎo)，與來自船舶學(xué)院等七個院系的35名學(xué)生共同參與機(jī)器人“敖明2號”的研發(fā)。哈爾濱工程大學(xué)也是今年中國唯一參賽隊(duì)伍。

最終，E·唯團(tuán)隊(duì)半決賽以高出第二名10000分的成績晉級；決賽中，以三球優(yōu)勢力壓新加坡國立大學(xué)獲得冠軍。

從前兩年國外參賽隊(duì)都不清楚哈爾濱的地理位置到成為公認(rèn)的強(qiáng)隊(duì)，再到最終戰(zhàn)勝加州理工、康奈爾大學(xué)等國際頂尖高校奪得該項(xiàng)賽事的冠軍，王憲彬說，“當(dāng)全場觀眾都在議論China、Harbin，內(nèi)心特別鼓舞、特別自豪，第一次感受到為國爭光。”

哈工程E·唯代表隊(duì)前往美國參賽師生合照。

“殺手锏”是機(jī)械手

本屆比賽的主題是“水下賭城”，要求機(jī)器人能夠在水下自主完成投幣出發(fā)、自主巡線、識別骰子、發(fā)射魚雷、投擲標(biāo)記物、抓取目標(biāo)物等任務(wù)。例如，識別骰子，機(jī)器人必須識別指定骰子的點(diǎn)數(shù)，并依次撞擊相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的骰子；抓取目標(biāo)物，機(jī)器人要觀察、確定小球的位置，計(jì)算大小和抓取的位置，然后進(jìn)行抓取。

“需要識別的項(xiàng)目較往年變多了，骰子的大小、小球的顏色、需要被投射的漏斗等等?！标?duì)員陳尚澤說，在水下，機(jī)器人會受各種因素影響，所以一般來講“走”不到指定的位置，有可能在骰子的側(cè)面，或是斜上方斜下方。

并且，一旦機(jī)器人下水，就不能有任何人為干預(yù)，需要機(jī)器人對周圍發(fā)生的問題自行判斷，再“想”出解決辦法?！拔覀儠迅鞣N可能出現(xiàn)的情況，輸入到機(jī)器人的程序里，實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)，在遇到不同情況時能準(zhǔn)確識別?！标惿袧烧f。

E·唯團(tuán)隊(duì)隊(duì)長周翰文介紹，經(jīng)過多年的積累，團(tuán)隊(duì)各項(xiàng)技術(shù)都得到了突破，而今年在軟件上花得功夫比較多，使用了多目視覺算法，還引入了這兩年特別火的人工智能深度學(xué)習(xí)算法。

“最難的地方在于如何將高爾夫球投入水面的漏斗，這個任務(wù)所有學(xué)校只有我們拿到分了。”周翰文說，其他隊(duì)伍不是放棄了這項(xiàng)任務(wù)就是算法設(shè)計(jì)不過關(guān)，機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中無法達(dá)到預(yù)想的性能。“因?yàn)樘柟饩€變化、水下亮度以及曝光會對機(jī)器人的圖像識別功能產(chǎn)生很大影響，機(jī)器人經(jīng)常就找不到球了?！?/p>

對此，哈爾濱工程大學(xué)E·唯團(tuán)隊(duì)在比賽中使用了’殺手锏’——機(jī)械手?！霸凇矫?號’底部，由幾十根細(xì)金屬棍組成的類似針板的部件，向下插，高爾夫球就會被夾住?！蓖鯌棻蚪忉尩馈?/p>

“我們是唯一一個能夠一次性抓取4個球的隊(duì)伍，機(jī)械手能同時將水下指定位置上的所有小球’抓住’。”王憲彬說，機(jī)械手是針對比賽任務(wù)設(shè)計(jì)的，鋼絲的粗細(xì)、間距的大小、鋼絲長短、整個機(jī)械手圓盤的大小，都經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)反復(fù)修改，直到5、6月才最終確定。

在備戰(zhàn)的10個月中，隊(duì)員們經(jīng)常面對繁重的改裝和實(shí)驗(yàn)任務(wù)?！盀榱朔奖阏{(diào)試，也怕太晚回去打擾室友，大家經(jīng)常忙到凌晨1點(diǎn)直接睡在實(shí)驗(yàn)室了，早上8點(diǎn)起床再繼續(xù)研究?！标?duì)長周翰文說，后來隊(duì)員們就自己準(zhǔn)備了折疊床、木板床，甚至干脆把洗漱用品和衣物搬到了實(shí)驗(yàn)室。

對“敖明2號”的調(diào)試也占據(jù)了隊(duì)員們大半的假期。周翰文寒暑假回家的日子，加起來不超過一周?！盎刂貞c陪家人過了一個年后，就急匆匆地趕回校了?！彼f，沒有付出就沒有收獲，“我是隊(duì)長，想要給大家做個表率?！?/p>

“撞”骰子環(huán)節(jié)。

投擲高爾夫球環(huán)節(jié)。

對話E·唯協(xié)會指導(dǎo)李海波：

澎湃新聞：這是你第一次參與這項(xiàng)賽事嗎？

李海波：不是，往年都是我和劉文智老師指導(dǎo)，有八九年了。

澎湃新聞：今年團(tuán)隊(duì)大概籌備了多久？

李海波：我們準(zhǔn)備的時間很早，年前就開始調(diào)試。比賽主題每年都在二月左右發(fā)布，此前，隊(duì)員們主要參照往年的任務(wù)來準(zhǔn)備。今年的難度相比于往年提高了一個層次，畢竟比賽的目的是鼓勵參賽團(tuán)隊(duì)提高技術(shù)。

澎湃新聞：這次提前了多久到達(dá)比賽場地開始調(diào)試的？

李海波：提前了三天，時間非常緊張。雖然10個月的備賽過程中，“敖明2號”已經(jīng)在室外水池做過調(diào)試并采集了各個時間點(diǎn)的光照條件，但是實(shí)際比賽場地讓我們有點(diǎn)措手不及，環(huán)境條件和我們在學(xué)校的場地差距非常大，光照特別強(qiáng)。為適應(yīng)比賽場地的光照條件，隊(duì)員們每天早上5點(diǎn)就去場地排隊(duì)，抽取現(xiàn)場調(diào)試機(jī)會。因?yàn)橹挥谐鏊蟛拍芘畔乱淮螘r間，第一天運(yùn)氣比較好，抽到了早上7點(diǎn)，一天就能下水調(diào)試三次；后兩天運(yùn)氣不太好，第一次下水就排到了中午11、12點(diǎn)，一天就只能調(diào)試兩次了。

澎湃新聞：這次半決賽團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢明顯，而決賽過程懸念比較大？

李海波：最后決賽的成績，這兩支隊(duì)伍也就是相差2000分左右吧。扔球進(jìn)漏斗的環(huán)節(jié)，在半決賽的時候我們抓起7個球，扔進(jìn)漏斗里7個，在決賽，我們只抓起了6個，扔進(jìn)漏斗里1個。機(jī)器人狀態(tài)一直都很穩(wěn)定，但大賽突發(fā)情況太多，主要還是設(shè)備有些老化，用的傳感器已經(jīng)將近十年了，性能有所降低。我們在決賽中只發(fā)揮了半決賽80%的實(shí)力，但是對手基本上發(fā)揮了200%。

澎湃新聞：拿下冠軍之后，是什么樣的心情？

李海波：本次奪冠是對中國科研成果的肯定，也讓參賽隊(duì)員們找到了自信，水下機(jī)器人領(lǐng)域，我們不比任何國家差！

澎湃新聞：在你看來，中國的水下機(jī)器人技術(shù)在世界上處于什么水平？

李海波：在整個技術(shù)上，我們跟歐美國家應(yīng)該在一個技術(shù)層面上，但在具體應(yīng)用上，比如從產(chǎn)業(yè)化的角度，我們還有進(jìn)步的空間，他們起步更早。

澎湃新聞：目前，水下機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用有哪些方向？

李海波：主要有水下救援、資源勘探等。海底有很多未知之處，以飛機(jī)失事為例，機(jī)器人的作用是根據(jù)聲學(xué)信號自動在海中尋找黑匣子，甚至將它打撈起來，帶回分析。往屆參加國際水下機(jī)器人大賽的很多學(xué)生，畢業(yè)后就仍選擇了從事相關(guān)工作，包括做無人機(jī)和做通信結(jié)構(gòu)。