中國團隊創造歷史！打破北美二十年壟斷，登頂水下機器人世界大賽

千平 夏乙 假裝發自 San Diego

量子位 出品 | 公眾號 QbitAI

圖片來源：哈爾濱工程大學公眾號

二十年來，國際水下機器人最高級別競賽RoboSub的冠軍，幾乎一直被美國高校壟斷在手中，從未旁落於北美之外的大學團隊。

直到這一次。

來自哈爾濱工程大學的E唯戰隊脫穎而出，最近力壓新加坡國立大學、康奈爾大學、加州理工、UIUC、阿爾伯塔大學等47支參賽隊，在第21屆RoboSub大賽上一舉奪魁，創造了我國團隊參賽的歷史最好成績！

RoboSub由國際無人系統聯合會（AUVSI）和美國海軍裝備研究院（ONR）共同主辦，被譽為水下機器人領域的“世界盃”。大賽的贊助商也是大咖雲集，包括英偉達、鐳射雷達巨頭Velodyne、馬斯克的SpaceX等。

歷史上，康奈爾大學奪冠七次、麻省理工奪冠五次。

為了這次的大賽，哈工程戰隊準備了一年的時間，製造出全新的水下機器人

敖明2號

。順利挺進半決賽後，哈工程戰隊連熬四個通宵除錯，以半決賽總分第一的成績，會同其他六支隊伍進軍決賽。

隨機初始角度，過門巡線，聽隨機聲源，撞指定點數，識別小球顏色和輪盤顏色投球，定點上浮，抓小球，投小球，識別發射……最終哈工程戰隊的機器人，順利在決賽中自主完成全部任務，並最終折桂！

中國團隊取得了歷史性的突破。

水下八關，賭場爭霸

今年的RoboSub要通關一個水下賭場。

比賽地點位於美國加州聖地亞哥市郊太平洋空間與海戰系統中心的換能器鑑定中心TRANSDEC，這裡有一個橢圓形的人造消聲大水池，容積為2270萬升，特別適合展開各種測試。場地附近還有各種美軍基地。

整個賽場的平面圖，就是這個樣子。左下角的箭頭處，第45號位置就是哈工程戰隊所屬的帳篷。

今年的RoboSub大賽，就在這個大水池裡，構建了一個水下賭場，設定了重重關卡，考驗來自全球各地水下機器人的自主能力。這些機器人在水下，主要憑自主決策行動，而不是人類在岸上遙控。

所有參賽的機器人，要在水下賭場，透過八個主要關卡的考驗。

第一關：殺入賭場

機器人下水，準備開始比賽。

不少關卡都能選擇困難模式，獲得額外加分。在出發階段，更困難的模式是：拋硬幣，隨機決定初始角度。出發之後，機器人要在水中，找到賭場的入口。（人類只是跟拍）

從出發點到入口大門，有3米的距離。在水下，大門並不如想象的那麼清晰可見。不信你看下面這個動圖。（上下兩圖均有加速）

所謂入口，就是由PVC管搭成的門。大門被黑紅兩色的彩條分成兩部分，從事先選定的顏色一側透過有加分。

第二關：巡線找路

機器人在水下能夠正確尋路，需要路標的指引。一個任務完成之後，路標指向下一個任務。準確跟隨橘色的路標前進，可以得分更高。

第三關：骰子衝撞

這一關，水底佈置了幾個高低不同的骰子浮標。

機器人需要基於計算機視覺技術，選擇其中點數最高的兩個，然後分別予以準確撞擊。兩次撞擊的點數，最高可得11點（5點+6點）。

上圖和下面的動圖，都是各隊訓練的畫面，我們放到這裡做個示例。

第四關：金色籌碼

機器人推動下圖的黑色按鈕，就能兌換（拾取）稀有的金色籌碼（高爾夫球）。

整個賭場裡，有兩個地點能獲取金色籌碼。獲得之後，機器人千萬要拿好，後面關卡還要用到，可以獲取額外加分。

第五關：老虎機

這種水下老虎機，你可能以前真沒見過。

機器人需要在水中靠近老虎機，然後準確定位拉下旁邊的拉桿。接著畫有三個水果的面板會落下，露出一大一小兩個視窗。

機器人還得把兩顆“魚雷”從視窗發射過去，方可得分，從黃色小視窗射出去得分更高。這個過程如下圖所示。

上述演示，都來自之前新加坡國立大學隊的訓練影片。

第六關：輪盤

一個聲脈衝發射器會引導機器人完成這個任務。從這一關開始，將不再有水下的路徑指示，機器人只能聽聲辯位，找到任務所在地。

如果選用隨機聲源模式，額外加分。

繼續說本關任務。機器人要把攜帶的藍色籌碼（也是高爾夫球），投放到旋轉的輪盤之中。輪盤分成六個扇形區塊，紅黑兩區面積較大，綠色區域面積最小。

籌碼只要放到輪盤上就能得分。有兩個加分項，如果機器人把籌碼放到入門時所選顏色的區域裡得分更高，而放到最狹窄的綠色區域得分最高。

上面這段，是康奈爾大學機器人訓練時的情景。

第七關：兌現

如前所述，這一關也需要透過水聲定位。

到達任務區域後，機器人需要從水底兩個托盤裡，分別抓取紅色和綠色的籌碼。然後前往指定區域，把手中的籌碼，放到對應顏色的漏斗裡。

紅色歸紅色，綠色歸綠色，還記得之前拿到的金色籌碼麼？放到黃色漏斗裡得分最高。以下是來自現場的示範。

據介紹，哈工大戰隊最終在“兌現”任務中，定位、抓取6個球，以3球優勢力壓第二名新加坡國立大學。

第八關：定點上浮

完成上述任務後，機器人可以隨時完成定點上浮挑戰。

完成上述八關，就可以返航了。在比賽中，可能還隱藏有一些提高難度的加分項。但基本就是這樣，更多細節，大家可以去官網研究~

以上所有任務，需要在15分鐘內完成。

整個賭場的佈局，如下圖所示。

關於這次大賽的詳細報道不多，量子位查閱了很多圖文以及影片資料，還原了比賽的全程，如有不準確之處，敬請留言斧正。

哈工程戰隊

上面12人的戰隊合影，實在是容易讓人低估這支戰隊的規模。

據哈爾濱工程大學旗下的工學網介紹，參加2018國際水下機器人大賽的E唯代表隊共有4名指導教師，35名隊員。

其中，4名指導教師來自三個不同的學院，他們分別是信通學院的劉文智、李海波，自動化學院的葉秀芬，水聲學院的李海森。

35名隊員之中，隨隊前往美國參賽的有8名同學，他們是：周翰文、王瀟洋，劉紅、侯俊、黃傑、孫祥仁、陳尚澤、吳建鋒。在進入半決賽之後，連續熬了四個通宵來除錯的隊伍就是他們。

從團隊介紹影片中，我們可以一睹部分隊員的廬山真面目：

△

孫祥仁，機械工程師

△

侯俊，電子工程師

△

劉紅，軟體工程師

△

黃傑，聲納工程師

△

吳建鋒，導航工程師

△

周翰文，隊長

歡迎人臉識別能力強的同學翻回前面的合影，鑑別一下其他隊員。

這支隊伍非常年輕，據《生活報》報道，機械工程師孫祥仁是哈工程船舶學院大三學生，電子工程師侯俊在自動化學院讀大二。而聲納工程師黃傑，2016年從水聲學院本科畢業後，繼續在本學院讀博；根據網路上零散的資訊推斷，隊長周翰文可能和黃傑一樣，也是2016屆的學生。

為了這次比賽，他們準備了一年，而戰隊背後的學生社團，已經有17年的歷史，一代又一代的成員經歷過大大小小各種比賽。

戰隊的名字“E唯”，就沿襲自哈爾濱工程大學的學生社團E唯協會，意思是Electronic Vision，量子位姑且翻譯成電子願景。官方解釋是，意味著協會將致力於電子技術的普及、提高與創新。

E唯協會成立於2001年，成員是來自全校的電子愛好者和控制模型愛好者，規模居全校之最，設有7個部門，分別是：控制部、電子部、機械模型部、軟體部、嵌入式部、外聯部和辦公室。

早在這次奪冠之前，E唯協會就已經在各類國內外機器人賽事中拿下了不少出色成績，水下機器人更是名聲在外。在中國機器人大賽、Robocup公開賽、OI中國水下機器人大賽、Robomasters中國機器人大賽等比賽中都取得過非常不錯的成績。

2011年，E唯協會第一次組織隊伍參加國際水下機器人比賽，成績第12名。今年，是他們第8次參加這項比賽，終於拿下了冠軍。

就醬~

—

完

—

誠摯招聘

量子位正在招募編輯/記者，工作地點在北京中關村。期待有才氣、有熱情的同學加入我們！相關細節，請在量子位公眾號（QbitAI）對話介面，回覆“招聘”兩個字。

量子位

QbitAI · 頭條號簽約作者

վ‘ᴗ’ ի 追蹤AI技術和產品新動態