今年，超市巨頭沃爾瑪申請無人駕駛購物車專利，以期借助科技產(chǎn)品改進店內(nèi)體驗，相信不久的將來，人類去超市購物都能交給機器人完成。

　　也是今年，臺州學(xué)院的老師和幾位大學(xué)生嘗試新領(lǐng)域，在模擬一個超市情景下，制作了兩臺智能化超市購物機器人。

　　據(jù)悉，作為省內(nèi)最高規(guī)格的大學(xué)生機器人賽事，首屆浙江省“南江杯”大學(xué)生機器人競賽于今年5月在杭州舉行，共吸引了包括浙江大學(xué)等省內(nèi)的37所高校、249支隊伍、875名選手參加。

　　而臺州學(xué)院的這兩臺機器人征戰(zhàn)大賽創(chuàng)新機器人制作主題中的超市購物能手挑戰(zhàn)賽，一路殺入決賽十強，并獲得了決賽二等獎。

　　記者隨后采訪了指導(dǎo)老師楊本全、梅盼、崔躍利和陳志剛，以及陳源等學(xué)生團隊。

　　感知、規(guī)劃、控制，購物機器人擁有“大腦”

　　在臺州學(xué)院物理與電子工程學(xué)院的一間實驗室里，記者見到了兩臺機器人真容，其大小與玩具四驅(qū)車規(guī)模相近。而正是這其貌不揚的機器人代表臺州學(xué)院，一路從初賽殺進決賽，并打敗了浙工大等實力對手。

　　這個由數(shù)個冷冰冰的金屬部件組成的金屬體是如何活動呢？

　　指導(dǎo)老師楊本全介紹，機器人的主要構(gòu)造包括機械臂、步進電機裝置、硬件平臺。機械臂負責(zé)抓取目標(biāo)物；步進電機相當(dāng)于設(shè)備的驅(qū)動，利用電磁學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，而最后的硬件平臺就是機器人的大腦，決策機器人所有舉動。

　　這個機器人“大腦”，又到底牛在什么地方？

　　如今，實現(xiàn)人工智能，設(shè)備要達到感知、規(guī)劃、控制三個層次。楊本全介紹，比如超市購物機器人，從尋找貨架、篩選識別目標(biāo)物、送達貨物……這在我們?nèi)祟惪磥恚�在正常不過的動作，都是通過這個“大腦”平臺，用復(fù)雜的算法控制機器人感知物體、進行抓取，以及制定路線完成運輸。

　　機器人大賽就像無硝煙的戰(zhàn)場，全自動化的操作，意味著每支參賽隊都是“憑實力”說話。

　　楊本全告訴記者：“超市購物能手項目是我們第一次參加，尤其是制作環(huán)節(jié)，兩支隊伍都是從零摸索，初戰(zhàn)即獲得好成績還是不容易的。”

　　采訪間，陳源、袁杰等6位隊員正圍在電腦前，討論關(guān)于調(diào)整購物機器人平臺算法的方案。他們初入隊還是大二生，如今已是大三學(xué)生了。

　　擁有豐富帶隊參賽經(jīng)驗的楊本全介紹，以往學(xué)校參賽項目以足球機器人為主。據(jù)了解，足球機器人因生產(chǎn)成本較高，價值可達十來萬元，一般由贊助方提供，參賽選手只需要負責(zé)編程，相當(dāng)于激活機器人使其順利完成比賽要求項目。

　　“相比之下，超市購物機器人還要涉及設(shè)備制作環(huán)節(jié)。但是之前對硬件部分接觸較少，所以老師和學(xué)生團隊都是從零開始慢慢摸索，從制作到調(diào)試花費了近半年的時間。

　　包裝上的顏色、形狀，購物機器人都能識別

　　對于多數(shù)人而言，“高精尖”的機器人大賽是較少接觸領(lǐng)域。記者還是為大家科普一下比賽規(guī)則。

　　既然是購物單元，比賽現(xiàn)場模擬一個超市的情景。而為了充分準(zhǔn)備比賽，陳源他們1：1還原了比賽場地。

　　采訪間，記者也參觀了這個比賽場地，所見之處是一個長寬均為4.4米的正方形方木臺。木臺的四邊各放置一個雙層貨架，每個貨架有12個貨窗。另外，一個貨窗只能擺放一樣貨物。貨物擺放的位置固定，但一個貨窗擺什么則是隨機而定。

　　據(jù)介紹，比賽需要抓取貨物種類達10種，包括4種不同顏色的木塊、規(guī)格統(tǒng)一卻顏色不同的易拉罐以及形狀各異的牛奶飲品。

　　競賽限時12分鐘，共設(shè)10道關(guān)卡，題目難度也是依次增加。比如在不同顏色的木塊或易拉罐中，識別抓取題目要求所需采購的目標(biāo)貨物。難度最高的，即在貨架放置若干未知干擾物，甚至形狀、顏色相近的貨物。而機器人都要逐一識別后，準(zhǔn)確找到目標(biāo)物。

　　“慧眼識珠”就是購物機器人真功夫的一項技能。陳源回憶一項任務(wù)，貨架制定區(qū)域隨機放置紅藍綠三種顏色的方塊，其余9處放置灰色方塊作為干擾物。而兩臺機器人在貨架前“巡查”一遍，能在三分鐘內(nèi)就找到了目標(biāo)紅藍綠三個方塊。

　　這項技能正是依賴一件神器——硬件平臺中的DSP圖像處理系統(tǒng)。據(jù)了解，當(dāng)機器人順利到達一件貨物面前，安裝在機械臂上的攝像頭先采集圖像，再將抓取的數(shù)據(jù)傳遞到DSP圖像系統(tǒng)，“商品在形狀、顏色、字符等方面存在差異，系統(tǒng)主要根據(jù)這些特征完成甄別過程。”楊本全介紹。

　　神器之所以為神器，它必歷經(jīng)“千錘百煉”。為了確保DSP系統(tǒng)運行正常，在前期調(diào)試環(huán)節(jié)，每次機器人采集圖像后，陳源他們都會將設(shè)備上的處理器與電腦連接，以驗證機器人支持識別功能。“剛開始的時候，倒出來的圖片呈像模糊，甚至出現(xiàn)彩條、亂碼。”陳源介紹，團隊只有以不斷實驗的形式，通過調(diào)整算法、攝像機角度，最終確保DSP系統(tǒng)正常運行。

　　據(jù)了解，這兩臺機器人爭取完成了80%題目，算是此次比賽的“美中不足”，楊本全表示：“賽前準(zhǔn)備時間還是比較緊張的，目前機器人還不具備識別字符的功能，所以沒能完成最后幾題。我們接下來也會進一步優(yōu)化，完善功能。”

　　“求穩(wěn)”戰(zhàn)略，闖入十強

　　記者注意到，場地中央另設(shè)一個小型方木臺，并被劃分為10個區(qū)域，相當(dāng)于“購物車”區(qū)域。原來，機器人識別成功拿到目標(biāo)貨物后，還不算任務(wù)完成，要將其運送到指定的購物車，才算順利通關(guān)。

　　其實，除了題目難度較高、對手的實力不容小覷，現(xiàn)場的某些客觀因素也會造成機器人失誤。陳源告訴記者，當(dāng)時現(xiàn)場就有其他學(xué)校機器人，突然出現(xiàn)失控，只能棄權(quán)。

　　記者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場地面被噴成黑色啞光漆，橫縱方向畫上若干等距離的白線。原來，機器人一般會采取循跡的方式，即以地面鋪設(shè)的白線為坐標(biāo)，形成達到目的地的線路，這就對場地光照條件有一定的要求了。“我們事先就考慮到這個問題，在機器前段安裝了一個LED燈，盡量使光照能夠均勻，就解決了機器人感應(yīng)不到白線的問題。”

　　一旁的楊本全補充，如果出現(xiàn)迷路或者抓錯等失誤，就會相應(yīng)扣除分。對于準(zhǔn)備比賽的對戰(zhàn)策略，楊本全脫口而出兩個字“求穩(wěn)”。“避免失誤對穩(wěn)定成績非常重要。在前期調(diào)試過程中，我們盡量發(fā)現(xiàn)一些細節(jié)問題并及時解決，防患于未然。

　　在前期實踐操作環(huán)節(jié)，負責(zé)設(shè)備硬件部分的梅盼老師就發(fā)現(xiàn)了一個細節(jié)問題。此次參賽一臺機器人是翻斗式機器人，而其卸貨方式與卡車傾倒沙土如出一轍，需要抬起貨廂使其傾斜，以便卸貨。

　　據(jù)介紹，剛開始機器人翻斗設(shè)定的傾斜角度是固定的。那么問題就來了，翻斗一次性裝載木塊數(shù)量較多，傾斜幅度又不足，十有八九會有一些木塊會因阻力而不能順利滑入卸貨區(qū)。

　　“卸貨時候，木塊要不滯留在車上，要不跌落到地面，這都算任務(wù)失敗。”梅盼和學(xué)生團隊花了一周的時間反復(fù)討論，終于得出了解決方案，即在翻斗底部兩側(cè)各安裝了個舵機，(舵機，一般裝載在機械臂上，其作用就好比人體關(guān)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)自由轉(zhuǎn)向。)“翻斗的傾斜角度可以靈活調(diào)節(jié)，徹底解決木塊滑不下來問題，避免扣分。”梅盼說。

原標(biāo)題: 臺州人造出了能購物的機器人