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浅谈机器人比赛经历心得

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笔者来自18级机械系机器人工程专业。大学的第二年加入Artinx机器人战队(Artinx战队是我校的Robomaster机甲大师战队),在此分享个人在战队中的成长经历与心得,希望个人对于未知领域的探索过程能够给予有需要的同学作为参考。

第一个阶段是新手备赛阶段,大二刚加入战队时,我被分配到机械组进行新兵种飞镖系统的设计。飞镖系统是一个应用于机器人对抗中进行远程攻击的机器人(通俗来说就是朝敌方的固定设施扔炮弹的机器人)。当时的官方并没有对飞镖系统的具体参数做任何定义,并且在此之前我并没有做过多少机械设计的项目,所以刚开始的设计我只能“瞎”设计。在寻找突破的方向中也碰过不少壁,既尝试过b站知乎上查找相似的项目,也尝试过一遇到问题就去问队友等等。此后回顾这段时间的经历,很明显能感受得到机械设计的进步映射的是个人对于机器人结构的设计经验的累积以及对于功能的不断深化理解之后的表达。真正意义上对我行之有效的提升其实是以下的几点。首先第一要点就是多看多学。因为需要弥补个人的机械设计经验不足,所以我会选择去和其他的兵种组的设计成员交流,去遍历他们的图纸,从别人成熟的图纸中可以获得海量的设计细节与经验,比如使用简单的连杆结构就能将电机的曲线运动转换为连杆末端的直线运动,而不需要多个电机的搭配等,这是最有效提升自己经验的方式;第二是实践,战队提供了3d打印机用于将CAD快速转化为实物,对于探索结构的可行性和快速迭代都是非常有力的工具,战队中还有很多其他类似的平台,所以只需要你大胆去试错,你所想的都能很快能够被验证。第三要点是专注和执着,曾经我有过因为某个功能的结构没有完成,从下午七点钟一直画图到半夜接近三点钟,期间仅仅看过两次时间,当最后真正解决这个问题后,比起身体的疲累更重要的是我感受到自己由衷产生的工程师钻研的精神,我会因为这种内源的激励让我对这个领域更加热爱专注,以及进一步挖掘自己在各个能力上的潜能。我希望对机器人领域有兴趣的同学,能够在其中找到自己感兴趣的方向去钻研,当你短暂性的忽视学业带来的压力而沉浸在思考如何解决一个工程性的问题的时候,我相信你会感受到机器人领域带给你的乐趣。

第二个阶段是我作为飞镖兵种组长的阶段。在确定飞镖系统需求之后,我们组内花费了一定的时间去研究理论方面的知识(比如学习导弹弹型设计的各项流体力学,飞机机翼的气动力学等),这一部分知识必然是需要循序渐进的长时间积累学习才能够有所突破的,最后的结果是我们的确获得了一些设计上需要注意的经验,但是实物的测试却迟迟没有开始。在此并不是表述理论的不重要性,我们当时考虑到了飞镖头的流体力学设计,发射初速度与结构升力影响等,但是没有考虑到这些类导弹知识是应用在高速飞行和稳定推进的基础上的,对于我们的应用场景其实并不适用。侧面说明我们对于问题的定义并不准确,所带来需要解决的问题方向就并不准确,而只有准确定义需要攻克的问题,与之配套的理论知识才能够起正向作用,而错误定义问题这一举措减少了在实际应用中的发现真正关键问题和解决问题的时间,这是在设计之初一个不合理的决定带来的坏影响。在赛后的交流会上,在飞镖领域尤其出彩的四川大学火锅战队告诉我们,他们的高准度飞镖其实设计得十分简单,他们的飞镖系统是摩擦轮抛射,飞镖体是简单的流线型无姿态控制弹体组成的,在研发过程中他们选择最简单粗暴的多结构测试,最后选出发射稳定性最好,落点散度最小的飞镖构型,在别的战队还在纠结飞镖上的舵机需要怎样调整姿态时,火锅战队就已经完成数百次不同性能的测试了,这也奠定了他们最后获得了四发全中前哨战的完美战绩,这是值得我们去学习借鉴的。经历复盘之后我认为在设计新的产品之初,一个比较可行的研发路线应该是:发现痛点,确定功能需求,头脑风暴若干个可行的解决方案,做合适的实际测试筛选,对获得的可行性结构进行再设计与重复测试,最后就是不断发现问题和解决问题的循环迭代过程。希望我的亲身经历能够帮助同学们在经历相似的过程中能够少走一些弯路。

在南科大的模式中的大学生活,有一个明显的弊端,那就是班级的归属感比较低,我在大学中所熟悉的朋友几乎都是在战队中打比赛认识的,备赛期间的熬夜畅聊相互鼓励,因为一个技术问题而不断讨论,甚至一声需要就会从山下跑到山上的责任感等都使得战队的队友间的关系愈加密切,在战队里,队员们始终都有一个目标就是为南科大战队争取到更好的名次,直到拿到冠军奖杯。在Artinx这个战队中,你能学到各种课程上学不到的知识,获得更多实践的机会,扩展眼界,还能收获珍贵的友情,对个人的学业和能力提升也有不菲的帮助,作为Artinx曾经的老队员,欢迎对机器人学感兴趣的同学们加入战队共同学习进步,在比赛中一展风采。