对话｜我国获国际水下机器人大赛冠军，带队教师：技术获肯定

“半夜起来看了直播，当全场观众讨论China、Harbin时，内心特别振奋，从来没想过个人会与国家荣誉联系得这么紧密。”9日，哈尔滨工程大学学生王宪彬告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn）。

7月30日至8月5日在美国举行的第21届国际水下机器人大赛（RoboSub）中，该校E·唯代表队携机器人“敖明2号”夺得冠军，打破北美高校20年来对冠军的垄断，成为继麻省理工学院、康奈尔大学等世界顶尖高校后第9个获得这项殊荣的队伍。

哈尔滨工程大学创造了该项赛事我国乃至亚洲的最好参赛成绩。

蛰伏7年后夺冠

国际水下机器人竞赛（RoboSub）由国际无人系统联合会（AUVSI）和美国海军装备研究院（ONR）共同主办，是业界公认的水下机器人领域最高级别赛事，被誉为水下机器人领域的“世界杯”。历届比赛汇集了美国伍兹霍尔研究所（WHOI）、麻省理工学院（MIT）、康奈尔大学、马里兰大学、杜克大学、新加坡国立大学等世界顶级研究机构及高校参与。该项赛事从1998年举办21年间，冠军都被美国和加拿大垄断。

自2011年起，哈尔滨工程大学E·唯团队每年参与这项赛事，取得了两次第四、一次第五、一次第六的成绩。2018年，该代表队由哈尔滨工程大学刘文智、李海波、叶秀芬3位教师带队指导，与来自船舶学院等七个院系的35名学生共同参与机器人“敖明2号”的研发。哈尔滨工程大学也是今年中国唯一参赛队伍。

最终，E·唯团队半决赛以高出第二名10000分的成绩晋级；决赛中，以三球优势力压新加坡国立大学获得冠军。

从前两年国外参赛队都不清楚哈尔滨的地理位置到成为公认的强队，再到最终战胜加州理工、康奈尔大学等国际顶尖高校夺得该项赛事的冠军，王宪彬说，“当全场观众都在议论China、Harbin，内心特别鼓舞、特别自豪，第一次感受到为国争光。”

哈工程E·唯代表队前往美国参赛师生合照。

“杀手锏”是机械手

本届比赛的主题是“水下赌城”，要求机器人能够在水下自主完成投币出发、自主巡线、识别骰子、发射鱼雷、投掷标记物、抓取目标物等任务。例如，识别骰子，机器人必须识别指定骰子的点数，并依次撞击相应点数的骰子；抓取目标物，机器人要观察、确定小球的位置，计算大小和抓取的位置，然后进行抓取。

“需要识别的项目较往年变多了，骰子的大小、小球的颜色、需要被投射的漏斗等等。”队员陈尚泽说，在水下，机器人会受各种因素影响，所以一般来讲“走”不到指定的位置，有可能在骰子的侧面，或是斜上方斜下方。

并且，一旦机器人下水，就不能有任何人为干预，需要机器人对周围发生的问题自行判断，再“想”出解决办法。“我们会把各种可能出现的情况，输入到机器人的程序里，实现机器学习，在遇到不同情况时能准确识别。”陈尚泽说。

E·唯团队队长周翰文介绍，经过多年的积累，团队各项技术都得到了突破，而今年在软件上花得功夫比较多，使用了多目视觉算法，还引入了这两年特别火的人工智能深度学习算法。

“最难的地方在于如何将高尔夫球投入水面的漏斗，这个任务所有学校只有我们拿到分了。”周翰文说，其他队伍不是放弃了这项任务就是算法设计不过关，机器人在复杂环境中无法达到预想的性能。“因为太阳光线变化、水下亮度以及曝光会对机器人的图像识别功能产生很大影响，机器人经常就找不到球了。”

对此，哈尔滨工程大学E·唯团队在比赛中使用了’杀手锏’——机械手。“在‘敖明2号’底部，由几十根细金属棍组成的类似针板的部件，向下插，高尔夫球就会被夹住。”王宪彬解释道。

“我们是唯一一个能够一次性抓取4个球的队伍，机械手能同时将水下指定位置上的所有小球’抓住’。”王宪彬说，机械手是针对比赛任务设计的，钢丝的粗细、间距的大小、钢丝长短、整个机械手圆盘的大小，都经过多次实验反复修改，直到5、6月才最终确定。

在备战的10个月中，队员们经常面对繁重的改装和实验任务。“为了方便调试，也怕太晚回去打扰室友，大家经常忙到凌晨1点直接睡在实验室了，早上8点起床再继续研究。”队长周翰文说，后来队员们就自己准备了折叠床、木板床，甚至干脆把洗漱用品和衣物搬到了实验室。

对“敖明2号”的调试也占据了队员们大半的假期。周翰文寒暑假回家的日子，加起来不超过一周。“回重庆陪家人过了一个年后，就急匆匆地赶回校了。”他说，没有付出就没有收获，“我是队长，想要给大家做个表率。”

“撞”骰子环节。

投掷高尔夫球环节。

对话E·唯协会指导李海波：

澎湃新闻：这是你第一次参与这项赛事吗？

李海波：不是，往年都是我和刘文智老师指导，有八九年了。

澎湃新闻：今年团队大概筹备了多久？

李海波：我们准备的时间很早，年前就开始调试。比赛主题每年都在二月左右发布，此前，队员们主要参照往年的任务来准备。今年的难度相比于往年提高了一个层次，毕竟比赛的目的是鼓励参赛团队提高技术。

澎湃新闻：这次提前了多久到达比赛场地开始调试的？

李海波：提前了三天，时间非常紧张。虽然10个月的备赛过程中，“敖明2号”已经在室外水池做过调试并采集了各个时间点的光照条件，但是实际比赛场地让我们有点措手不及，环境条件和我们在学校的场地差距非常大，光照特别强。为适应比赛场地的光照条件，队员们每天早上5点就去场地排队，抽取现场调试机会。因为只有出水之后才能排下一次时间，第一天运气比较好，抽到了早上7点，一天就能下水调试三次；后两天运气不太好，第一次下水就排到了中午11、12点，一天就只能调试两次了。

澎湃新闻：这次半决赛团队优势明显，而决赛过程悬念比较大？

李海波：最后决赛的成绩，这两支队伍也就是相差2000分左右吧。扔球进漏斗的环节，在半决赛的时候我们抓起7个球，扔进漏斗里7个，在决赛，我们只抓起了6个，扔进漏斗里1个。机器人状态一直都很稳定，但大赛突发情况太多，主要还是设备有些老化，用的传感器已经将近十年了，性能有所降低。我们在决赛中只发挥了半决赛80%的实力，但是对手基本上发挥了200%。

澎湃新闻：拿下冠军之后，是什么样的心情？

李海波：本次夺冠是对中国科研成果的肯定，也让参赛队员们找到了自信，水下机器人领域，我们不比任何国家差！

澎湃新闻：在你看来，中国的水下机器人技术在世界上处于什么水平？

李海波：在整个技术上，我们跟欧美国家应该在一个技术层面上，但在具体应用上，比如从产业化的角度，我们还有进步的空间，他们起步更早。

澎湃新闻：目前，水下机器人技术的应用有哪些方向？

李海波：主要有水下救援、资源勘探等。海底有很多未知之处，以飞机失事为例，机器人的作用是根据声学信号自动在海中寻找黑匣子，甚至将它打捞起来，带回分析。往届参加国际水下机器人大赛的很多学生，毕业后就仍选择了从事相关工作，包括做无人机和做通信结构。