ZAKER哈尔滨 2023-11-09
设计仿生鱼“游”进央视,智能小车送母校硬核浪漫 | 哈工程技术小白的科创达人之路
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来源:冰城 +

谷雪 沈也桢 王春力 哈尔滨日报记者 王铁军

哈尔滨工程大学智能学院 2019 级本科毕业生李烨,大学 4 年做仿生机器人创新,研发的作品 " 小橙 " 日前登上央视《新闻联播》。" 科创达人 " 的他,自研无人智能小车,在 2023 年哈工程运动会上亮相,作为方阵的 " 先行军 " 接受检阅,拼接 186 块自制的电路板上闪亮的 "HEU""70" 字样 …… 这是 2023 届毕业生李烨送给母校的硬核浪漫。

" 小橙 " 亮相央视,可游可走随心切换

通体橙黄、似鱼如蟹的仿生鱼 " 小橙 " 在水池底部自如地行走,迅速锁定目标物,识别、抓取一气呵成,收起机械足,它又化身流线型的鱼儿,摆动尾巴灵活游动。

今年 10 月,李烨参与的学生自主设计的仿生鱼 " 小橙 " 和六足机器人出现在央视《新闻联播》上,科创作品得到全国关注。

水下机器人一般都以游动形式前进,但贴近海底抓取岩石等物质采样时,容易被海底表面磨损。" 想不想尝试做一个在水里既能游又能走的机器人?" 哈工程智能学院张伟教授提议。于是,2019 年专研航爬仿生机器人的学生科创团队应运而生。

2020 年团队完成了样机研制,在第二年就实现了机器人水下自主运动和航爬模式切换。李烨完成了机器人底层电路的全部自制,并成功通过水下实验。团队为机器人设计了精美的鲨鱼造型,并为它涂上了亮眼的橙色。橙与校名中的 " 程 " 字谐音,大家便亲切地称它为 " 小橙 "。

2022 年,李烨带领团队继续优化 " 小橙 ",设计了水下机器人视觉系统和机械臂作业系统,自主研制安装防水的深度学习相机,实现了机器人水下目标识别和自主作业。" 小橙 " 内部的 12 块电路板全部由李烨独立研制。

经过 3 次迭代更新的 " 小橙 ",已经从最初的 " 航爬仿生机器人 ",进化为 " 多航态水下仿生作业机器人 ",具有水面、水下两种模式的移动、识别、通信等功能。团队为 " 小橙 " 设计的六条机械足,让它能在不干扰其他水生生物活动的前提下作业。

好身手 + 好 " 脑子 ",研发实用的矿洞作业智能车

8 台形态功能各异的智能车缓缓经过主席台,走在最前面的小车 " 身穿 " 印有哈工程校庆标识的 " 服装 ",虽无人操作,却能依靠自身的导航系统稳定行驶。在今年哈工程田径运动会上,充满智能色彩的特别方阵吸引了全校师生的关注。

" 这是我的毕业设计作品第一次在全校师生前亮相,也是我献给学校 70 周年校庆的礼物。" 李烨说," 智能车团队是我大学期间加入的第一个学生团队,从技术‘小白’到负责人,这里是我的科创启蒙之地。毕业时,我就想结合未来研究方向,设计一款功能更全、应用场景更广的智能车,为 4 年的科创实践画上圆满的句号。"

在平时的学习中,李烨偶然看到智能设备在矿产资源开发、环境维护中的应用案例,使他萌生了做一款矿洞检测无人智能车的想法。因此毕业时,李烨选择了 " 学生指定 " 选题,即自己独立提出毕业设计构想。

在学院许德新老师的指导下,用 7 个月时间,在智能车结构设计、电路设计、控制算法及软件设计的基础上,完成了基于深度学习的目标识别算法及 SLAM 导航定位算法,实现了智能车的自动驾驶和智能检测。" 让智能车在敏捷的‘小脑’基础上,拥有更智慧的‘大脑’,在矿洞检测的实际场景中发挥更大作用。" 他说。

" 科创作品不能是摆在实验室里的花架子,要真正服务社会需要。" 李烨以实用、管用为目标设计的矿洞检测无人智能车,目的是保证矿下工作人员的生命安全,辅助提高工作精度。这款无人智能车,能迅速适应陌生环境,自主规划路径、稳定行驶,并且完成图像采集、区域勘探、目标追踪等任务,将图像信息和监测数据实时回传至控制中心。

从被拒之门外到第一,获得 100% 准确率

2 分钟 150 张图片,准确率 100%!迅速识别面前闪过水果、动物、交通工具、数字、二维码等各类图型,智能小车在第十六届全国大学生智能车竞赛中表现出众," 快稳准 " 的识别精度和速度让观众感到不可思议。李烨团队以满分的准确率获得了识别赛的第一名,加上竞速的成绩,最终,夺得智能视觉组赛道全国一等奖。

然而,通往全国第一的领奖台,于历经磨练的李烨来说,并非坦途。

2019 年,刚入学的李烨,报名了学院飞思卡尔智能车实验室的培训,但却因为基础薄弱、动手能力不强等原因,跟不上培训的进度,没能通过实验室组织的考核。" 越受挫越不能放弃,越有差距越要逼自己一把。" 当天晚上,不服输的李烨熬了一个通宵,对照培训内容和学长的建议,连夜修改了十几稿,赶在第二天,交上了一张正确的电路图。

作为没有任何硬件基础的 " 小白 ",李烨相信勤能补拙,他利用一切空闲时间泡在实验室里,一遍不行就再来一遍,恶补硬件基础和动手能力,经常通宵到凌晨。凭借着这股韧劲,李烨最终以第一名的成绩通过了实验室硬件组的考核,从最基础的单片机、电机、舵机等元器件的制作和应用开始学习。

当得知 2021 年第十六届全国大学生智能车竞赛新增了智能视觉组赛道时,李烨眼前一亮。为了提高识别精度,他和团队开展了大量迭代的电路硬件自主研制,不断地调试优化、总结记录 …… 经历过数次失败,李烨终于做出了适配的四层电路板。" 那段时间几乎连轴转,但是通过比赛,自己的能力提升得也最明显。" 他说。

总有人问他 " 为什么这么拼 ",李烨说:" 事情一旦开始做,就不能半途而废。我总是相信自己、提醒自己,只要坚持下去,就一定能做成!"

编辑 于赛楠

值班主编 张颖

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