近日，由共青團中央負責發起組織，中國青少年科技創新獎勵基金支持的2014年大學生“小平科技創新團隊”評選揭曉，我校自動化學院智能地面移動機器人創新團隊入選大學生“小平科技創新團隊”，獲得中國青少年科技創新獎勵基金資助。

    推開北京理工大學自動化學院組合導航與智能導航研究室的大門，就能看見桌子上擺滿的各種機器零部件，幾個大男孩“兩耳不聞窗外事，一心只畫設計圖”。這里，就是北理工智能地面移動機器人創新團隊的基地。

    2010年，第一批志同道合的學子聚集在這里，懷著一顆熱愛科技創新的心，團隊成員們齊心協力，眾志成城，秉承踏實肯干的科研作風，在團隊課題上發揮自己的創新思維，圍繞“蛙板機器人”和“IN2BOT智能車”兩大研究平臺，開展創新實踐活動。

    經過近年來研究工作的積累，主要成員已形成以地面移動機器人與智能導航技術為主的穩定研究方向。為了讓來自不同專業、年級的同學盡快參與項目，團隊采用“蛙板機器人”小組由博士生帶領，本科生為主力，“IN2BOT智能車隊”由博士生帶領，研究生為主力的基本模式，使團隊中的隊員都能逐步參與到創新實踐中，這樣的跨年級人員梯隊培養機制也為團隊創新成果的延續鋪就了堅實的道路。

    北京理工大學自動化學院“組合導航與智能導航實驗室”為團隊提供了優越的科研條件。一個全天候對內開放的創新實驗室，一個寬敞的智能車實驗場地，專門構建的兩棲蛙板機器人水陸實驗環境，實驗儀器、器材齊備應有盡有。同時，實驗室還與多個企業和研究所建立了長期穩定的合作關系，為團隊的科研創新創造了良好的科研環境和學術氛圍。在三位老師的悉心指導下，智能地面移動機器人創新團隊攻克了一個又一個難關，在科研創新的道路上不斷前行。

    在兩個基礎研究項目——“蛙板機器人”和“智能車”的研究過程中，充滿了令人難忘的感人瞬間，每當隊員們回憶起的時候，昨天一起奮斗的場景仿佛都歷歷在目。

圖1  兩棲蛙板機器人（左），IN2BOT智能車（右）

圖2  智能蛙板機器人

蛙板機器人——閃耀“挑戰杯”

    蛙板機器人，造型古怪富有創意，借鑒了蛙泳的運動形式——一種雙擺臂的運動形式，并通過這種運動形式實現了世界上首例水陸兩棲運動形式統一的兩棲機器人。機器人通過兩臂開合時輪子與地面產生的摩擦力前進，運動靈活敏捷，水陸均可驅動；實現了紅外測量側方及前方障礙物和道路寬度、調整兩臂擺幅以適應道路寬度變化、靈活轉向避障（側面及前方）、遙控、倒車、多機協同前進等功能；既可用于水陸兩棲機器人、偵察機器人、舞蹈機器人等實際應用領域，也可作為血液中微納米機器人運動原型實驗平臺。
   
    在2011年第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽上，歷經一年完成的智能蛙板機器人揭開了它的神秘面紗。參賽者宗民感慨萬千地說，“我們在做這個機器人的過程中遇到了很多問題：機械結構的設計、加工與制作，運動的仿真，算法的設計，調試等等。因為電機出了問題，我們在比賽前一周才有了調試時間。“確實，與其他參賽作品不同，該機器人是團隊的原創，在很多方面都需要自己去探索，甚至包括運動方式的可行性。依靠著十足的創新性，機器人最終贏取了評委的掌聲，獲得了一等獎。

    兩年后，在智能蛙板機器人的基礎上，團隊對其進行了重大的改進與研究，使機器人從陸地運動形式轉變為水陸兩棲統一的運動形式，在很大程度上提高了機器人的運動能力和工作范圍。團隊也參加了2013年第十三屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽，并獲得了評委的一致好評，再次取得了一等獎的佳績。

圖3  兩棲蛙板機器人
（黑色的是第一代兩棲蛙板機器人；花色的是第二代兩棲蛙板機器人。）

    兩棲蛙板機器人的制作過程充滿了艱辛。在兩代兩棲機器人的制作以及調試過程中，團隊成員遇到了很多困難：機械干涉問題、外殼難以安裝、電機老化極其損壞、燒壞電路板、程序調試難題、信號干擾……；同時機械零件的繪制、外殼模型的建立與繪制、機器人的整體安裝、加工廠的尋找、合同的簽訂、方案的制定……每一個過程都需要團隊成員們親力親為。在這期間，團隊成員夜以繼日的奮斗在實驗室，不顧課業繁重辛苦，不顧偌大的校園東西奔波，他們住在一起，學在一起，討論在一起，一有時間就學習、討論，時間的積累，沉淀的不僅是厚厚的知識更是濃濃的友情。在指導老師的指導與要求下，團隊成員一步步完善機器人的性能以及內部結構，用實際行動和100%的精力去實現自己的挑戰杯之夢。

 
圖4  蛙板機器人調試過程

 
圖5  蛙板機器人水下實驗

    成員張劍青驕傲地說：“在這個過程中，我們都成長了不少。我們的團隊意識以及科研能力都得到了足夠地鍛煉，挑戰杯是一次難得的比賽，我們得慶幸擁有這次難得的機會！”，一年的艱苦過程，團隊成員間相互學習、相互討論，每個成員都取得了長足的進步。

圖6  第13屆挑戰杯現場（左），團隊成員接受電視臺采訪（右）

    雖然已經斬獲兩次挑戰杯一等獎，但是蛙板機器人的研究還在繼續。研制期間，團隊多次受邀參加國際性展覽會，并獲得了專家們的一致好評。有幾家船舶公司與某科研公司向團隊表達了強烈的合作意向，團隊欣然接受。接下來，團隊將對其運動形式以及多目標協同方面做進一步的研究，使機器人的性能更加完善、成熟。

智能車——后來者居上

    2012年“中國智能車未來挑戰賽”上，一輛外表奇特的智能車引起大家濃厚的興趣，也得到了央視的特寫鏡頭。

 
圖7  2012年中國智能車未來挑戰賽精彩畫面

    該車就是來自本團隊的“波特號”智能車。2012年，團隊在未來挑戰賽的舞臺上的首次亮相，取得了第六名的好成績。作為后來者，團隊成員用頑強的斗志克服了在技術、經驗以及參賽規則上的欠缺。

    “快比賽時他們在良鄉校區調試了一兩個月，回來的時候我看到楊老師的胡子頭發都長的很長了，而且人也瘦了不少。”一位學生如是形容指導老師楊毅。“確實，這中間團隊成員吃了不少苦，但是在科學面前團隊成員無怨無悔，我們追求的是更高、更強。我們來年還會繼續戰斗的！”賽后隊員朱昊說道。輝煌的成就背后是艱辛的過程和揮灑的汗水，在研究期間，團隊成員放棄寒暑假、國慶假期以及雙休日，一直奮戰在實驗室，累了互相鼓勵，困了輪流休息，一點點地攻克面前的難題。2013年全國智能車未來挑戰賽， IN2BOT智能車隊第二次如約參賽。這次團隊派出的“特立獨行號”智能車獲得了城郊道路第五名，城區道路第四名，綜合排名第五的成績，并在中韓對抗賽中戰勝了韓國首爾大學車隊，完成了預期的任務，也算是對團隊一年來的工作的一個認可。

圖8  2013年中國智能車未來挑戰賽比賽畫面

    “這一年來我們提高了不少：硬件上采用了世界上一些先進的技術，并且在原有的基礎上又增加了一些功能，車輛本身的運行上更加穩定可靠；軟件上算法更加嚴謹靈活，結構更加清晰，功能日趨完善。”隊員王新宇說道。相比于“波特號”智能車，團隊成員在保留原有可靠性能的基礎上，對“特立獨行號”智能車進行了很多方面的改進：底盤降低，使得性能更加可靠，運行起來更加平穩；續航能力方面，團隊成員由以前的蓄電池驅動改進為了燃油驅動，使得車輛的行駛距離大大延長，由原先的幾十公里到現在的無限制里程；算法方面，綜合考慮了生活中駕駛員的多感官問題，由原先嚴格的運行模式切換改進為現在的多個傳感器并行處理無切換模式等等。

    “我記憶中最深刻的就是到達常熟后，團隊成員沒有一點休息時間。為了適應比賽賽道，在沒比賽的時候團隊成員基本整天都在調車。比賽日的時候，也是每天凌晨兩三點就起床，到現場摸黑進行調試，生怕耽擱了寶貴的時間。那段日子真的夠刻骨銘心的，雖然累得不行，不過也算是一個難忘的經歷。”作為比賽選手，閆光對此深有體會。

    兩年兩輛車，團隊成員正一步一個腳印地邁進在無人汽車發展的道路上，技術日趨完善，成果愈加豐富。來年團隊成員還會繼續戰斗，奮戰在未來挑戰賽的最前線！

    經過4年多的發展，智能地面移動機器人創新團隊在科學研究、科技競賽、學術交流與學術梯度建設等方面都取得了顯著的成績，不僅在國內外期刊或會議上發表了一些高水平的論文，而且在各項創新大賽上都屢獲佳績，研究工作得到了多方的支持和肯定。其中《智能蛙板機器人》及其重大改進作品《兩棲蛙板機器人》分別獲得第12屆、13屆全國挑戰杯學生課外學術科技作品競賽一等獎；IN2BOT智能車分別獲得了2012和2013年中國智能車未來挑戰賽的第六名和第五名，特別是在2012年完成了本屆比賽城區賽道上唯一一次超車（超越其他參賽智能車）。

    成功的花，人們只驚羨她現時的美麗，可當初她的芽兒，卻浸透了奮斗的淚水，灑滿了犧牲的淚泉。在這個創新團隊中，付出的是時間和汗水，收獲的卻是志同道合的隊友和一生的難忘經歷?；厥啄切┕餐瑩]灑汗水、共同奮斗拼搏的日子，打動我們的，不是那些獎項，而是那些創新的思路和過程中的堅持。千里之行始于足下，我們，在路上！