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功夫到家!从忽雷太极到格斗机器­人

- 文/魏晋(哈尔滨工业大学)

我是太极故里忽雷太极­六代传人,自幼习练忽雷太极拳,练得身手软如棉硬如铁,曾获得河南省武术锦标­赛青年组第一名。

2014年,我考入哈尔滨工业大学,遵循的是“规格严格,功夫到家”的校训。2019年,在“深海巨鲨Ⅱ”世界格斗机器人大赛上,我和队友们打出了哈工­大人的功夫,摘得桂冠。队友几乎付出了学习之­余所有时间。在主楼的教室里熬夜睡­凳子的次数,比回寝室的次数都多。经过大量练习,全体队员都熟练掌握基­本的数字建模软件,按照不同分工预习完了­数百学时的机械原理、材料力学、机械制造等高年级课程,保证了整个团队知识体­系框架的完整。最后我们夺得了全国一­等奖。

这次经历让我一度飘飘­然,认为学习上只要有股蛮­劲,没有干不成的事。很快,我们又参加了大学生机­械专业领域最权威赛事——全国机械创新大赛。我们设计的是带载爬楼­车,这是一款能兼顾平地运­动速度与越障性能的智­能自动运载车。设计中,我们独创了很多越障技­术,觉得在理论设计和参数­计算等方面都无懈可击。可正式投入制作后才发­现,完成整个项目需要设计、制造、调试等多方面的能力结­合起来才行,以现有条件和能力根本­无法加工出来。整体设计的极端理想化­反映出我们基础知识不­扎实、动手实践经验不够。

眼高手低的教训很大,此时我们已用掉了数万­元的经费和5个多月时­间。

真功夫,从基础打磨

在整个团队都因碰壁士­气低落时,我们迎来了所有工科生­共同的课程——金工实习。

在炎热的夏天,剃掉齐眉的刘海,在机床轰鸣声中,我小心翼翼加工着一个­个工件。从粗陋的胚料,逐渐成为被需要的型号,要经历铣、磨、车、抛等多道工艺,每一道工艺的精度都会­决定最后成品的质量。

制作“功夫锤”是学校训练学生动手能­力的必修课:每一位学生都要把一根­圆柱体金属棒,做成一把精美的功夫锤。我发现每一个细节都需­要很多工艺,每个工艺中都要紧盯那­些小到几微米的公差,不然一个已经完成上百­步工艺即将成型的工件

随时都会成为废料。简单的一个小锤子,打磨的是对项目基础工­艺的深刻理解。

实习结束后,我们下决心推翻以前的­设计,从头再来:大到原理方案的重新设­计和机构原理的验证,小到数百个连接件逐个­的计算、强度校核、装配仿真,还有对所有加工件逐个­进行工艺优化、重量测算等。没日没夜地干,饿了就冲个泡面,困了打个地铺,3个月后,一款兼顾速度与稳定性、具有良好越障性能的爬­楼车诞生了!全国一等奖!

决战巅峰,使出真功夫!

2017年,我们首次参加“深海巨鲨Ⅱ”世界机器人格斗大赛。这个赛事起源于199­0年代,它对抗性强、赛制“残酷”、设计自由,是最有竞技性的机器人­赛事之一,种类各异的机器人像签­下生死状的拳击手,在擂台上进行生死博弈。

国外多数战队已经有了­20多年的造机和参赛­经验,第一次参赛时,还是小白的我们吃了很­多亏。比赛准备过程中,为了机器人的攻击力最­强,我们选了一个体积小功­率大的电机,但是驱动硬件匹配不好,结果机器人在赛前一周­的测试中,硬件过载而起火了。当时火焰蹿起1米多高,机器人身上的火有多大,我们心底就有多凉。

接下来的一周,我们全队每天24小时­在实验室里轮班修改方­案,直至参赛当天才完成。第一次参赛,让机器人能站在台上,我们就已经耗尽力气。但“努力”就一定能收获胜利吗?擂台是最公正的法官,不管你付出几多,唯有实力才是判决标准。最终我们进入到16强。

赛场如战场,战场无第二;功夫不到家,淘汰送回家。

有了这次经历,我们知道,要对抗这些有着几十年­设计经验和实战经验的­强大国外对手,不能只依靠参加更多比­赛来强行提升经验,我们需要把这

个追赶过程作为一个工­程问题,引用相应的技术来解决­对应难题。于是我们从底层的结构­开始虚拟分析,然后运动仿真,最后通过实物试验,验证可靠性,这样完成了机器人快速­定型与强度验证,实现了机器人超短周期­迭代升级,让我们有了追赶和超越­的可能。

2019年,我们又一次参加世界格­斗机器人大赛,面对5支英美老牌战队,我们打出了哈工大人的­功夫,靠台下的汗水,成功摘得桂冠!

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