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杭电水下机器人勇摘桂冠,筑梦隐秘深海 

2020-10-26 17:57 |浙江新闻客户端 |记者 纪驭亚 通讯员 雷哲超 林巧巧

深海是国际海洋科学技术的热点领域,也是人类解决资源短缺、拓展生存发展空间的战略必争之地。随着我国“蛟龙号”突破深潜纪录,中国成为了世界上第五个拥有载人深潜器的国家,但目前在无人水下机器人领域,我国还处于技术跟跑阶段。

近日,由中国仿真学会与国际水中机器人联盟等单位主办的第十三届水中机器人大赛举行。共有来自清华大学、北京大学、南开大学、哈尔滨工业大学等在内的近六十所高校,近四百支参赛队伍参与奖项的角逐。由杭电教师陈志坤老师和潘勉老师指导,学生陈杰、方笑海、张翰良、胡俊杰组成的“撕破伤口队”荣获了水下识别与抓取项目的冠军。

国际水中机器人大赛水下识别与抓取项目主要是通过程序实现让机器人自主地在一个 7.3m×3.66m 的水池中进行三维运动,通过识别并抓取随机分布在水池中的不同形状的矿产,投放到固定位置的收集区中,并获得相应分数。水下机器人可广泛应用于水下矿产打捞、海底地貌勘察和恶劣水底作业、海洋调查科考、安防监控等领域。

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由于时间紧、任务重,通宵对于队员们来说是“家常便饭”。陈志坤老师说:“我们在筹备过程中遇到很多困难,首先由于比赛场地的水下条件完全是未知的,为了充分应对比赛可能出现的各种问题,我们做了大量的针对性模拟实验,以获得充足的实验数据,提高机器人识别和抓取的准确性。其次,由于水下图像识别和陆地上的图像识别有所不同,由于水的流动,目标物体的图像颜色由于光的折射会发生变化,且由于机器的运动,它与目标物体之间的距离也会不断发生改变,这就要求我们运用先进的补偿算法对图像进行调整,并使用实时的识别算法纠正机器人的自身姿态,再次定位目标以进行抓取。”

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队长陈杰表示,面对技术选择的分歧,陈老师让小组成员分别运用传统的open CV和流行的YOLOV4的两种算法进行开发,同时准备两套方案以应对不同的比赛场景。然而,眼看着比赛时间的临近,他们发现两种算法无法同时并存同一个主控程序中,并且在现场调试过程中一直出现故障,这再次让队员们陷入了技术困境。在比赛前一天,整个团队从开馆起一刻不停地在进行兼容性调试,最终在闭馆时分调试成功,两个算法可以在视觉识别的不同环节实现兼容,从而“有惊无险”地夺冠。与此同时,由杭电教师彭时林老师指导,学生周元龙、刘哲铭、江尧昆、陈凯源组成的“冲就完事儿了”团队也在AUV水中竞速项目中取得了亚军的好成绩。

“此前杭电参与了我国第一台深海电视抓斗、第一台深海岩心钻机、‘蛟龙号’首批深海电化学传感器的研发等。2020年海洋中心进入了发展的快车道,本次比赛不仅凝练了学校的涉海研发优势,提升了学校的展示度和影响力,同时还提升了学生对水下机器人这一交叉学科的兴趣,中心也将工作重心从科研导向转移到科研与育人并重上来。”杭电海洋中心负责科研与学科竞赛的副主任章雪挺说道。


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