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西北工业大学代表队在比赛场地进行讨论。从左到右依次为范洁、桑一男、刘飞、李睿超、何杰。
机器人长什么样?回答可能五花八门,《星球大战》的R2-D2和C-3PO,变形金刚,瓦力,阿童木,机器猫,阿拉蕾……当人们对机器人的想象停留在科幻小说的描述、影视作品的虚构中时,一群大学生也做着自己关于机器人的梦,关于一个会飞的机器人的梦。
6月,大四学生们迎来了毕业季。论文,答辩,几乎是所有大学毕业生6月最重要的关键词。但对于中国矿业大学徐海学院的唐坚强来说,他的关键词列表里显然比其他同学多了一个词,飞。他必须让自己做的四旋翼飞机顺利飞起来,只有这样,他的毕业论文才能得优。这是他的毕业论文指导老师和他的约定。
唐坚强给人的第一印象是高个子、戴眼镜。阿童木,变形金刚,这些都是他小时候最喜欢的动画形象,“小时候喜欢拆东西,什么都拆,只是拆了之后装不回去。”考大学时,他选择了机械制造与自动化专业。作为学校的王牌专业,这个被简称为“机自”的专业录取分数线高出其他专业20分左右。
上大学后,出于对机器人的喜爱,唐坚强开始全面了解机器人。大一时,他特意选修了一门与机器人相关的选修课。2010年夏天,大二的暑假,唐坚强和队友们参加了第11届中国机器人大赛暨RoboCup公开赛,他们的“交叉足竞步机器人”夺得了双足竞步机器人比赛冠军。到了大四,唐坚强给自己找到了一份与专业对口的工作,在华侨大学一家校办企业负责矿山设备的售后服务。如果顺利,公司会在明年把他和其他同事一起派遣出国。工作有了着落,剩下的就只有毕业论文了。
今年年初,曾经跟他一起“玩儿机器人”的队友从老师口中得知,已经开展了20多年的国际空中机器人大赛今年增加了亚太赛区,而亚太赛区的首次比赛地点设在北京。该项赛事仅限高校代表队参加,所以,对于即将毕业的唐坚强来说,这很可能是他惟一一次参赛机会。于是,两年前曾一起参加中国机器人大赛的队友们,在毕业临近时,再次为机器人聚到一起。但是,面对毕业与工作的压力,即将毕业的队友们先后退出,最后,只剩下了唐坚强和大二学生于泽宽。
准备比赛和准备毕业论文同期进行,这让唐坚强有些分神,“干脆把论文题目换了吧,换成四旋翼,既写毕业论文,又给比赛做准备。”而此时,其他同学的毕业论文都已进入写作阶段,换题目等于一切都要重新开始。唐坚强还是跑到论文指导老师面前,斩钉截铁地说:“老师,我想换论文题目。”他得到的答复是,“可以,但只有你的飞机飞起来,你的论文才能得优。”
这次国际空中机器人大赛延续了第六代比赛任务,要求空中机器人在自主飞行的前提下,躲开模拟房屋窗口的警报装置进入房屋,绕开房屋通道里的障碍物,最终进入一间“密室”,调包U盘后安全返回。于是,唐坚强选择了四旋翼飞机来做空中机器人。四旋翼飞机也叫四旋翼飞行器,有四个螺旋桨,且呈十字交叉形结构,既适合垂直起降,又能在狭小空间内平稳飞行,是执行比赛任务最合适的机型。
几个月的时间里,唐坚强所有的时间都花在了这架四旋翼飞机上。他跑到电子器材市场买零件,自己雕刻自己设计的电路板,直到最后飞机组装、试飞,当其他同学享受毕业前最后几个月的慵懒时光时,唐坚强一直忙忙碌碌。事实上,他要做的四旋翼飞机并不是单纯为了参加比赛,他把这架飞机看做是参赛飞机的雏形,而他要在四旋翼的基础上就“混合动力驱动”这个课题做出自己的解决方案。
6月中旬,毕业论文答辩现场,唐坚强完成了PPT展示,便捧着自己的飞机,带着老师和同学们到了教学楼下。放稳飞机,打开遥控,唐坚强双眼紧紧地盯着空地上的四旋翼飞机,轻轻地推动了手中遥控器的按钮,伴随着四只螺旋桨同时转动产生的嗡嗡声,他的飞机成功起飞。
没有钱的攻坚战
进入7月,唐坚强和师弟于泽宽的参赛队伍里已经补充了新队员,他们在唐坚强毕业设计完成的四旋翼飞机的基础上,为参加比赛进行改装、编程和调试,他们从淘宝淘来的5毛钱一个的螺旋桨,已经在试飞中断了一大把。
与此同时,另一群机器人爱好者的“攻坚战”刚刚开始。
何杰,语速快,开朗。桑一男,腼腆,细致。两个男生来自西北工业大学的两个学院,分别住在西北工业大学的两个校区里,却同属于一支队伍。跟唐坚强一样,他们也是机器人爱好者,他们的队伍也在做四旋翼机器人。只是他们只有一个月的时间。
今年4月,何杰、桑一男等七八名同学分别看到了国际空中机器人大赛亚太赛区的比赛通知。在西北工业大学,在学校和院系的支持下,学生们组队参加各类比赛已经不是什么新鲜事,也是通过这些组队和比赛,像何杰、桑一男他们这样有共同爱好却分属不同院系、甚至不同校区的学生才有了相互认识的机会。
喜欢机器人,想挑战国际级的比赛,他们在完全没有指导老师的情况下自发组成了参赛队伍。钱的问题随之而来。“报名费要1千‘刀(美元)’!”对于还在读大三的他们来说,1千美元是一笔巨款,靠大家凑钱不是办法,他们只能向学校申请经费。
在他们的印象中,学校对于给学生参加各类比赛提供经费并不“抠门”,于是决定各自从所在学院开始分头尝试。不幸的是,他们向学校提出申请时,已经是学期末,“学校当年的各种课题经费什么的,已经花得差不多了,我们申请时,学校已经没钱了。”从4月到6月,他们为了解决这笔巨额报名费,无数次跟所在学院的院长沟通,无数次恳请教务处老师帮忙,甚至“打爆了财务处的电话”。最终,在校方协调下,他们最终申请到了“大学生创新项目”1万元项目经费,从而解决了最为棘手的报名费。
缺钱的困境并没就此结束——他们需要飞机。这次比赛更为侧重的是程序控制,如果能够有成型的飞机打基础,无疑会为之后的进展提供极大的便利。在队友的联系下,他们得到了在当时看来几乎是惟一的好消息,深圳一家公司愿意赞助他们一架飞机。说起这件事,何杰连连说,“我们真的很幸运,那家公司也是做这种飞行器的,可能觉得我们来参加比赛不是玩票的,觉得我们靠谱、真的是研究技术的吧,所以才愿意支持我们,本来约我们到深圳去跟老总见面谈,最后飞机票都买好了,人家老总却直接派人把飞机送过来了。”
拿到飞机,他们被时间推到了期末考试的门前,“那时很想马上开始为比赛做准备,但是考试摆在眼前,没办法。”即便如此,6月初,他们还是抽时间聚在一起,把飞机组装了起来。“之前什么都没有,那么多零件,我们自己拧螺丝,自己焊接,自己组装好,然后试飞,哇,竟然能飞得这么漂亮!”飞机组装完成、在学校实验室里手动试飞的场景,给了何杰莫大的成就感。
带着这种成就感,他们终于盼来了能够全心准备比赛的7月。受制于经费,这群“准大四”的学生只能在网上淘零件,“超声波传感器,20块钱,便宜,摄像头、激光管什么的也都是网上淘的。”除了淘,零件的另外一个来源是队员,桑一男那只从小学时就开始用的电压表和初中毕业时买的遥控器,全都拿到了队里。剩下的部分则全是队员们手工制作。一个激光传感器,市场价格在两万元左右,“因为我们没钱,没办法,只能自己做。”通过队员们自己设计、作图、校调,何杰所在的硬件组四名队员用两周左右的时间便做出了成品。
跟何杰和其他队友一样,桑一男很享受跟大家一起做飞机的过程。受父亲的熏陶,他从小就对各种模型很感兴趣,以至于上了大学,当室友们在看电影、看美剧时,他趴在桌子边小心翼翼地鼓捣电路板。桑一男是参加这次比赛的所有队员里,惟一一个说“我以前就知道这个比赛”的人。在他的记忆中,初中一次很偶然的机会,他在电视上看到了一群外国大学生操控着一个机器人,“当时完成的任务好像是抓盘子,具体的记不清了,但那段节目肯定是这个比赛的第一代任务。”桑一男坦言,“当时觉得这个比赛技术难度很高,从来没想过自己也会来参加这个比赛。”
何杰和桑一男的7月在紧张忙碌中度过。直到他们踏上开往北京的火车时,他们的飞机仍处于调试阶段。这架四旋翼飞机很小巧,直径约40厘米,底部有四只“脚”,“脚掌”是一只黄色的海绵球,能保证它落地时不会受到太大的震动。跟别人聊天时,他们会以开玩笑的方式说,“你应该问问我们这架飞机的造价。”他们没承想,后来遇到中国矿业大学徐海学院、浙江大学、厦门大学、哈尔滨工程大学等“自力更生”的参赛队的队员时,他们这架造价3000元左右的小巧飞机,会得到那么多的认可和鼓励。J237