蒋泽鑫

去年冬天的一个晚上，我坐在实验室捣鼓着新买的飞控模块，在青岛参加中国机器人大赛的学弟学妹给我发来了视频，实时转播我暑假在家独自设计制作的水下机器人的第一次下水。他们已经经过了一整天紧张激烈的比赛，还不知疲倦地利用赛后暂时空置的比赛场地调试我亲手设计制作的机器人。

我是北京信息科技大学自动化学院2017级的学生，大学期间加入了学校的G_Robot社团，从此开始了我的机器人竞赛之旅。G_Robot社团有一个核心方向，就是研发水下机器人。水下机器人在水下可以实现前进、后退、转弯、上浮、下潜等运动方式，通过密封舱内的摄像头将拍摄到的视频图像发送给地面端，操作手观察图像的同时，通过操纵杆等部件发出控制指令。水下机器人的机身上装有多个推进器，由它们产生动力实现种种运动，机身前端装有机械臂，可以通过它实现抓取、投放等动作;机器人和地面控制箱之间由一条足够长的线缆相连，用于控制信号，视频信号传输以及供电。由于工作在水下，所有的电子部件需要放在密封舱内，密封一定要做好。此外机身结构和动力布局也要设计合理，避免出现机身下沉、姿态倾斜、方向不稳等问题。

设计水下机器人需要掌握且综合运用机械、材料、通信、控制等多个学科门类的知识。与无人机和智能车不同，水下机器人是一个冷门的机器人类型，可参考的案例很少，我们的设计经验主要来自实践、积累和传承。我们每年都会设计一款新版的水下机器人，并在当年的学科竞赛中南征北战。国内很多水下相关的比赛，都会有我们的身影，常年参加水下机器人比赛的学校，也早已经成为我们的老熟人。

我们在竞赛中通常参加水下作业赛和水下对抗赛两个项目，都在约3米宽、7米长、1米深的水池中进行。在水下作业赛中，赛场会布置种种比赛道具，参赛队控制各自设计的机器人完成捡球、投放球、拔出栓子、插入插销、旋转轮盘等动作获取相应分数，成绩按规定时间内获得的分数排名确定。水下作业赛中机器人的低速稳定性、机械臂的性能，以及操作手的水平非常重要，综合实力强的队伍才能获得好成绩。而水下对抗赛则比较紧张刺激，赛场两端各布置一个大本营，其中插有小旗，比赛中的两支队伍各派出两个机器人在己方大本营处下水开展对抗，先抓取足够数量的小球以获得夺旗资格，之后拔出对方大本营的旗子可获得胜利。对抗赛规则允许双方机器人有一定程度的撞击动作，赛场上双方可以根据地形和各自机器人的性能优势采取不同的战术展开攻防，机器人的动力、灵活性和机身结构显得尤为重要，两个操作手的默契程度和临场反应也往往决定比赛形势。

前年夏天，我们先后参加了国际水中机器人大赛和中国机器人大赛两个大型赛事。参加国际水中机器人大赛时，我们有些仓促，准备不充分，赛场上手忙脚乱，我们尝到了失败的滋味。返校后我们立马搭好水池，在烈日下苦练操作，在一次次熬夜中改良新一代水下机器人。我们的努力没有白费，在参加的两个项目中全部超常发挥。水下作业赛率先举行，抽签后确定我们第一个出场，拿到了接近满分的成绩，后续出场的其他参赛队望尘莫及，我们毫无悬念地拿到了第一个冠军。在随后的水下对抗赛中，我们的两支队伍表现神勇，一路过关斩将在决赛相遇，最终包揽冠亚军，创造了社团自2014年成立以来史无前例的水下双冠！

获胜的喜悦让我们无比兴奋，但冷静之后仔细一想，我只参与了水下机器人制作的其中一部分，并且不是最核心的一部分。如果自己能独立制作一台水下机器人，那会是多么有意思的一件事啊！这个时候，恰逢一年一届的世界级别水下机器人大赛MATE的报名阶段。同学、老师找到了我，让我作为这次比赛的主要负责人带领社团成员参加这次至关重要的比赛。

然而计划总是赶不上变化， 2020年由于疫情的原因比赛取消，大家的积极性逐渐消失，设计工作基本停止。而在这个时间段，我也迎来了比较大的挑战，推免夏令营快到了，为了争取宝贵的保研机会，我必须要花很多精力准备专业课的复习。双非高校的出身，让我在线上夏令营的争夺赛中丝毫不占优势;社团传承的重任同时也落在我身上，我每天都在思索该怎么找到突破点。

考虑一番，我打算在家独自完成机器人制作。随后，我购买了材料、工具，把我的房间打造成了一個小实验室，一边准备保研推免，一边构思机器的设计制作，一步步实现自己的设计思路。

研发过程持续了3个多月，我独自承担起了机械结构、硬件电路、软件程序设计的所有工作。在我的不懈努力下最终完成了机器人的设计研发。要调试和运行机器人需要合适的水池，家里并不具备这样的条件，我只能把机器人运到学校，等待可以调试和运行机器人的机会。

假期这一段水下机器人的研发经历也给我顺利保研北航埋下了伏笔。受疫情影响，保研面试转为线上面试，这反倒给了我创造了展示自己的好机会。我在推免夏令营的面试中，通过视频展示了这款外形、电路、程序全部独立设计制作的水下机器人。我的动手实践能力得到了评委老师的认可。最终我圆梦北航，去到了最想去的学校，最想去的专业。

返校后，我组织了一次社团活动，作为水下机器人研发的一名过来人，将设计方案和经验倾囊相授。在这次活动中，我详细讲解了研发过程中的技术细节，包括在电路上、程序上困扰过我的难题，也提出了这款机器人在自稳控制、通信、机械结构上可以继续深入研究的方向。

责任编辑：宋明晏