2019年Robo Cup機器人世界杯冠軍得主專訪： STEAM教育需要由“制造”走向“智造”

　　2019年Robo Cup 機器人世界杯近日在澳大利亞悉尼舉行。這項賽事始于1997年，目前已發展出機器人足球、工業機器人、救援機器人以及青少年機器人等多個競技項目。 由于人工智能技術在全球范圍內的興起，本屆世界杯吸引了40多個國家和地區，200多支代表隊，3000多名選手參加這場水平最高、影響力最大的國際機器人競賽。包括卡耐基-梅隆大學、東京大學、多特蒙德大學和清華大學、浙江大學等知名高校及創客教育機構均組隊參加各個組別的競賽。

　　其中來自安徽的合創邦創客發展中心副理事長吳斌率隊奪得本屆 “快速制作救援機器人”項目世界冠軍，獲得業界廣泛關注。他們是怎么在全球強手如林的競爭下獲得 “快速制作救援機器人”項目世界冠軍?帶著疑問，i3DOne青少年三維創意社區對帶隊的吳斌老師進行專訪：

　　合創邦創客發展中心副理事長吳斌老師

　　一、 首先祝賀吳老師帶隊勇奪世界冠軍，請您介紹下您帶隊參賽的這支團隊的基本情況?

　　感謝大家對我們的關注，感謝i3DOne社區的專訪邀請。

　　我們的隊員由一支來自安徽省合肥市6名初中學生組成，參加的比賽項目是“快速制作救援機器人RMRC”，它是RoboCup國際總決賽項目之一，參賽隊伍不區分年齡進行“對決”。參賽隊伍不僅需要自行設計機器人，而且還需獨立完成從機械、電路到軟件算法的設計。

　　比賽中，機器人需要在鋪有雜物、沙石等復雜模擬惡劣環境的路面上翻山越嶺，通過攝像頭進行遠程控制，完成二維碼識別，紅外圖像處理，人像識別，機械手抓取等一系列任務。面對眾多由國外高中、大學學生組成的隊伍，這支年齡14-15歲隊伍在預賽、決賽中一路高歌猛進，團隊所設計操控的機器人，在任務完成過程中的精確度、時效性、靈巧性等多個考評層面皆取得高分，最終奪得冠軍。

　　二、為什么吳老師你們的團隊能在眾多參賽代表隊中脫穎而出，獲得冠軍?請介紹下奪冠的參賽項目特色?

　　我們所在的合創邦創客發展中心，是國內最早研究把三維創意設計和3D打印技術引入機器人制作的創客空間，我們在三維設計和3D打印上的技術積累在競賽機器人的設計開發中發揮了不可替代的作用。

　　我們的項目特色在于利用三維設計和3D打印技術，與上下位機獨立編程控制系統，實現遠程災難廢墟環境下的救援機器人工作任務的實現。

　　我們的救援機器人采用六輪獨立懸掛的全地形車設計，六臺高轉速電機安裝在輪子內部，大幅度降低了整車重心，極大地增加機器人的穩定性。在所有的參賽機器人中，我們的機器人動力最大，穩定性最好，在崎嶇不平的地形從沒有翻車。在機器人的設計和制造階段大量采用3D打印技術，大幅度加快了機器人的設計開發速度，降低了制造成本，同時減輕了機器人重量，增強機動性。我們的機器人在機械手的靈巧性和二維碼的識別上也具有壓倒性的優勢，這些是我們獲得冠軍的技術優勢。

　　(合肥市市長凌云接見合創邦理事長童宗兵和獲獎項目隊長吳欣揚)

　　我們參加這個項目有近兩年時間了，從項目策劃到救援機器人設計制造，帶領這個團隊，歷經兩屆國際大賽，終于在悉尼拿到RoboCup機器人世界杯冠軍獎杯!我作為一個領隊和教練，負責項目策劃和機器人總體方案。機器人的控制采用上下位機結構，Arduino下位機負責運動控制，樹莓派上位機負責運動規劃、視頻系統、圖像識別、熱像儀控制等功能。吳欣揚同學負責控制系統和電路設計，開發了性能可靠的電子線路和復雜的軟件系統，在整個比賽中從未發生故障，表現堪稱完美。還要感謝鐵榔頭機器人在參賽隊伍組織和訓練上的出色工作，成功打造了一個實現世界冠軍夢想的金牌團隊。

　　三、您提到奪冠的項目特色之一是用三維設計進行輔助參賽，眾所周知，三維設計對人工智能的實現有著不可或缺的推進作用。請您談談三維設計在本次參賽項目里的扮演。

　　三維設計和3D打印是我們機器人設計工具和最主要的制作工具。在三維設計軟件上我們主要是運用3D One進行前期設計。我們沒有選擇在完整的機械加工車間工作，幾乎所有的零部件都是3D打印的。3D打印最大限度的加快了設計速度，減低了零部件的制作成本。如果沒有3D打印，根本就不可能在這么短的時間里，完成從設計到制造出一臺有如此復雜功能的救援機器人。

　　由于3D打印逐層堆積生成零件在垂直方向結構相對比較脆弱，我們在機器人的設計上，要善于利用3D打印的特點，在結構上靈活拆分零部件，選擇合適的打印方向，使零件的外觀更漂亮，結構更堅固，最大限度的發揮3D打印的優勢，盡可能降低3D打印及PLA材料缺陷帶來的不利影響，從而探索出一套適用于機器人制作的3D打印設計思想。

　　因此，前期的三維設計將起關鍵性的作用，如果前期設計不到位，考慮不周全，后面的制作將全部徒勞無功!

　　四、您提到在三維設計方面選擇3D One這款設計軟件，主要基于什么考慮?

　　我們選擇3D One這款設計軟件，主要這款軟件使用便捷，堪稱青少年三維設計入門級軟件，同時這款的功能也很強大，得益于中望專業的3D引擎，軟件渲染速度快，適合我們機器人設計的教學使用。在近幾年競賽機器人的設計成果的基礎上，我們現在開發了一套國內首個面向青少年的3D打印教育機器人課程，小朋友通過14次課學習三維設計，可以親手設計打印機器人零件，搭建組裝一臺機器人，使青少年機器人STEAM教育由“制造”走向“智造”，用最先進的技術實現小朋友的創意和夢想。

　　五、您認為大賽對能力的考察主要側重在哪些方面?對于接下來參加類似比賽的同學，有什么好的建議和經驗分享呢?

　　青少年機器人比賽的目的在于通過比賽，促進青少年對機器人技術的學習，推動機器人技術的進步。

　　縝密的思維、良好的團隊協作、多元化的知識點融合、高效的制作工具等等，都是大賽脫穎而出的必備元素。我們的參賽項目，也是得益于此，才有足夠的實力在高手如云的競爭中脫穎而出。

　　再次感謝i3DOne社區的老師同學們對我們的關注與支持，我們再接再厲，爭取更好的成績回報大家，謝謝!

　　關于合創邦創客發展中心

　　合創邦是工信部 “創客中國”國家創新創業公共服務平臺安徽省平臺，亦是中國創客空間聯盟(CMSU)創始單位，民政部門登記注冊的非盈利性社會公益組織，安徽省唯一國家級青少年電子信息創新科普教育基地，全國青少年三維創意設計等級考試、軟件編程等級考試、電子信息等級考試的安徽省考試服務中心。被合肥市科技局認定為“眾創空間”雙創基地，承辦了工信部、科技部、教育部認可的多項國家級青少年科技創新賽事，推動國家創新人才發展戰略決策落實;同時中心自研青少年創新能力教育課程，參與編制青少年創新能力教學標準，幫助中小學、大中專院校和教育培訓機構提升創新能力教育水平。

　　關于i3DOne青少年三維創意社區

　　致力于打造3D創新教育在線社區，成立至今已有近5萬所學校入駐、3000萬人次使用3D One三維創意設計軟件，社區聚集了一線創客教育老師和其帶領的學生，他們共同創建了國內單一軟件最龐大的3D模型庫、創客課程庫，同時還為教育主管部門提供了大賽平臺和數據中心。