編者按:近年來,我校師生秉承“唯實惟新,至誠致志”的校訓,積極走出去參加合作、交流、學習、競賽(技)、實踐、探討,滿懷激情跑起來參與經濟社會建設,師生團隊在科技創新、專業技能、體育文藝、公益志愿等多個領域大放異彩,或爭金奪銀,或技驚四座,或造福一方,我們不僅有打造國之重器的海牛團隊,有帶領留守兒童走上春晚的心與馨志愿支教服務隊,有手捧青少年科技最高榮譽“小平科技團隊”的數學建模團隊,有稱霸大學生企業模擬經營竟賽的童杰成實踐育人工作室,還有力壓群雄勇奪全國第一的智能車隊、在國際頂級賽事中一鳴驚人的Asterism戰隊等一大批寶藏天團……
喜迎即將召開的二十大,我們將持續挖掘、關注科大師生中那些寶藏天團,描繪科大人“為有犧牲多壯志 敢教日月換新天”的壯志豪情,展示科大人在教書育人旅途上辛勤耕耘取得的累累碩果,講述科大人努力拼搏、服務社會、建設家國的感人故事。
“我們當時也不知道能拿到什么成績,最后的結果還是很出人意料的?!苯?,湖南科技大學Asterism戰隊在國際頂級學會比賽2022 COG RoboMaster Sim2Real第一階段憑借優異表現榮獲第1名,第二階段斬獲第3名。Asterism戰隊首次參賽就與眾多著名高校,如東南大學、中山大學、香港大學的選手們同場競技,表現驚艷,贏得滿堂喝彩。
▲Asterism戰隊三人組:廖揚志、夏昺宸、劉時軒
這一仗,蓄勢待發
RoboMaster Sim2Real挑戰賽依托一年一度的人工智能方向游戲領域的國際頂會IEEE游戲大會(IEEE Conference on Games,CoG),旨在通過仿真提升機器人的探索和對抗能力,考察動態環境中機器人定位、導航以及從仿真到實體的算法遷移能力。
湖南科技大學Asterism戰隊由2名指導老師,2名本科生及1名研究生組成。陳超洋和陳祖國兩位老師負責指導,信息與電氣工程學院20級自動化專業的廖揚志便是這個團隊的隊長,主要負責強化學習算法的調整改進和維護一套數據調用系統,視覺識別和定位算法則交由夏昺宸、劉時軒完成。作為隊長,廖揚志統籌安排,考慮周全,讓團隊成員各司其職,各展所長。明晰的規劃是取得成功的第一步,廖揚志在初期便設定了三個階段:第一階段為保底階段,使用傳統和保守的方法保證一個基本的結果。第二階段是探索階段,各個組員都采取激進的探索策略,嘗試新穎的相對風險更大的方案。最后一個階段是總結階段,放棄所有新方案的嘗試,對已有方案整合和深化,最后實現一個穩定版本。
進行有效溝通,及時總結問題是團隊快速進步的法寶,在每個階段開始與結束時廖揚志都會召開會議統籌進度、總結經驗教訓并對未來的進程進行更細致地規劃。但在參賽過程中,成員們也會面臨分隔幾地的困境,團隊會根據任務的不同種類和性質選用相對高效的溝通方法?!昂唵味患鼻械男枨笠话阃ㄟ^qq群進行交流,出現重大問題則會直接電話溝通?!绷螕P志說道,在一些復雜情況發生時他們也會采用騰訊會議進行屏幕分享和遠程操作討論。
機電工程學院21級測控技術與儀器專業的劉時軒負責激光雷達定位算法優化與改進,他同時也是湖南科技大學無人車研發團隊的一員,在slam導航的研究上卓有成就。雖然這次參加比賽的高校實力強勁,作為新生隊伍,他們不曾退卻,選擇迎難而上,“遇到強者反而會讓我們心潮澎湃,更竭盡所能地去完善自己的AI機器人,與他們好好賽一場!”在最后沖刺階段中,劉時軒白天上課學習完善自己,學好專業知識,晚上熬夜研究激光雷達的定位算法,爭分奪秒利用時間。
這是湖南科技大學第一次參加IEEE-COG組織的比賽,也是機電工程學院機械工程專業研三的夏昺宸第一次參加以算法為主導的大型比賽。夏昺宸表示,之前學科競賽的經驗更多偏向于機械結構設計或是機器人設計,這次的算法賽對他而言是一次全新的挑戰。在團隊中夏昺宸主要負責計算機視覺(CV)部分,人工標記有效的數據并進行訓練,根據數據實時評估并提高機器人的空間索敵能力,幫助團隊進行聯合調試。由于學業沖突,比賽階段夏昺宸一直在校外做實驗,每天只能擠出很零碎的時間解決團隊的問題并改進代碼,整個代碼的大部分都是由另外兩位隊員搭建而成。他表示,他只能盡可能保證自己的部分少出錯,并提前預測可能會存在的問題,盡量不拖團隊后腿?!罢娴暮芨兄x兩位小伙伴的幫助才能使整個比賽順利進行下去。現在回想起來其實并沒有覺得很累,反而覺得比賽的那段時光很充實,很快樂?!毕臅m宸笑著說。
這一天,來之不易
此次比賽的機器人為全自動運行的、經過官方改裝的RoboMaster EP機器人。參賽機器人在3分鐘比賽時間內,需要自主識別目標進行路線規劃,完成對目標區域的激活,之后與環境中的對抗機器人進行博弈,根據任務完成效率和傷害綜合表現的總分數進行最終排名。
參賽過程中困難重重,工科比賽的性質讓團隊面臨很多突發的實際問題。在階段性的測試中,團隊出現了很多代碼沖突的問題,而很多都是僅僅在某些特定的場景才會出現的。官方會在每次測試后發送相應的測試視頻,成員們往往得逐幀查看,并對機器人的工作狀態進行逆推。為了更好地為比賽服務,這一過程中團隊甚至專門編寫了幾個程序來分析測試數據,并使用分析結果來改進機器人的性能表現。除此之外,團隊會利用各自的經驗和收集的資料,一起來討論出可行的方案,加以嘗試。同時會有幾個方案一起進行,擇優而出。在協調方面,廖揚志表示,由于大家都是競賽、學業兩手抓,難免會有力不從心的時候,團隊中時間較充裕的成員便會幫助隊友完成剩下的任務,大家都心往一處想,勁兒往一處使,不計較個人得失,而是作為一個整體向前沖,迸發團隊的力量,絕不推諉與抱怨。
機器人直接變為“盲人”?在第二階段的測試中,由于主辦方有一部分庫文件沒辦法部署,涉及視覺部分的核心位置,這可能導致整個機器人視覺部分受損害,成為“盲人”。得知消息后,剛剛完成實驗準備休息的夏昺宸心急如焚,打開文件開始一行一行地查找會受影響的部分,花費1個多小時手敲了一份全新代替庫,并把所有受影響的部分進行了一一替換,最后程序才能以基本接近原始狀態的性能運行了。完成后,夏昺宸又需要繼續完成新的實驗,一刻都不曾停下。
據廖揚志介紹,備戰過程中,單是Python代碼就有將近7000行,涉及多種不同的方案和參數。維護這么大的代碼相當困難,一旦出現隱性的bug導致結果不正常,會耗費團隊幾天甚至將近一個星期的時間才能發現。由于第二階段是由官方來進行調試,一個星期只能有調試一次,而調試完的結果需要2~3天才能得到,團隊試錯機會有限,可以嘗試的次數大大減少,再加上比較缺乏相關的經驗,對比賽造成了很大的困擾。團隊成員表示,人工智能算法從仿真環境到實際環境的遷移之路還很長,團隊會吸取經驗繼續前進,路途中也隨時歡迎有著熱血的同學加入,一起創造機器人更多的可能性。
“他們從剛開始什么都不懂,只有一腔熱血,到后面慢慢地引導,在專業方面越來越精進,比賽排名逐漸上升,也讓他們更有信心了?!毙畔⑴c電氣工程學院陳超洋和陳祖國老師見證了這個團隊一路走來的不易與進步,他們為團隊在關于神經網絡調參和結構設計方面給予指導并提供了資金資助,老師們也一直在鼓勵團隊往更高的臺階上走,表示會盡可能地給予相關幫助。
“對于我和我的隊友來說,成績并不是第一重要的,我們相信這一段大學里的經歷一定將會在以后的日子里深刻地影響著我們,只要我們一直走下去,總會有個終點。能夠做自己一直想做的事情,這本身就是最大的獎賞了?!绷螕P志感嘆道。參加比賽以來,夏昺宸受益匪淺,不僅結識了兩位不同領域的優秀師弟,也為自身的研究方向提供了新的思路。劉時軒感受到了團隊的凝聚力,他喜歡與自己并肩作戰的隊友一起創造奇跡的感覺,也記得懊惱時一起吐槽的模樣。他們為這場比賽所流過的汗水、受過的挫折、散發過的光芒,都將沉淀于他們人格中的一面,成為這場戰役中獲得的勛章,別在胸前,背上行囊,邁向更遙遠的地方。
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