疫情带来的生活新变化

让他们看到了

科技的可能性

2022年英特尔杯嵌入式专题邀请赛上

来自武大的2支一等奖队伍

告诉人们

人工智能如此贴近生活

▲智能医护辅助机器人演示

2021年暑假，来自电子信息工程专业的张大为和林垚同学上了谢银波老师的嵌入式实验课后，经老师推荐加入了武汉大学大学生创新创业实践中心201房间的嵌入式比赛实验室，开始逐渐接触比赛内容。2022年3月，嵌入式比赛的校赛选拔正式开始，对这个比赛同样感兴趣的通信工程专业的袁满同学也加入了队伍，三人开始共同筹备这一次的嵌入式系统专题邀请赛。

▲从左至右依次是张大为、郑宏老师、林垚、袁满

小队集结完毕，选题就成了关键的问题。在疫情常态化防控的形势下，核酸检测是一项非常重要的工作，与人们的日常生活密切相关。在进行采样时，因为被采对象的身高、距离、采集状态等实际情况有差异，如果能开发一款面向室内服务场景的移动式核酸采样机器人，那对采样工作的帮助肯定很大。寒假备赛时，他们发现市面上出现的核酸采样机器人还都是需要借助咬合器来固定位置的，不适合老人、病患等移动不便的人群使用。

▲智能医护辅助机器人

想要做移动式核酸采样机器人这个选题，涉及的技术要点很丰富，对系统的稳定性和准确度要求都非常高。所以，最开始团队并没有好高骛远，短期目标是设计出一种切实可行的方案，而能否可以做出真正投入应用的产品则是下一步的考虑方向。

明确了设计目标后，一下步就开始着手设计程序，组装硬件。整个设计研发过程从樱花初绽的珞珈春日开始，经历疫情延期，一直持续到桂花飘香的八月，无数次的困难、不断出现的瓶颈都让他们“应接不暇”。

▲袁满（左）、张大为（右）组装机器人

他们的想法是，将这款智能医护辅助机器人在移动端利用激光雷达、里程计，以及IMU姿态传感器进行多传感器数据融合的SLAM算法，完成室内环境的定位、建图和导航。用户可通过APP和语音两种形式与机器人进行交互，在获取用户指令后，机器人会基于地图信息完成路径规划，自主导航至目标地点。

在执行端，机器人采样前，会首先通过人脸识别完成用户身份认证；开始采样后，检测人体头部姿态，调整末端姿态使末端始终与头部平行，提高识别准确率；最后，通过口部关键点检测和目标检测获取采样位置和深度信息，完成采样。

▲智能医护辅助机器人设计图

队员们在算法部署、机械结构设计、控制精度等方面没少碰壁，最困难的一个任务是深度相机和机械臂的手眼标定。因为要完成核酸采样的功能，对系统的精度要求较高 ，只有手眼标定精度足够才能保证机器人可以通过视觉准确的完成采样直至比赛结束。队员们查阅资料，反复试验，合作解决了问题。

林垚反思整个过程还稍觉遗憾：“系统功能——物体6DOF姿态估计并借此控制机械臂完成抓取——还没有完全达到预期的目标，要是能再多花一些时间在这上面，还能将系统做得更加完善，功能更加多样。”

▲从左至右依次是林垚、张大为、袁满

正是因为遗憾，人生才显得真实而多彩，才会有继续前行的无限动力。有了这次的比赛经历，三人都不约而同地表示希望继续深度学习，无论是在组合导航方向，还是在与SLAM、点云处理相关的领域，他们都找到了新的目标。

▲智能全景建图楼栋服务机器人演示

相比于张大为小队，张天翔小队之间的磨合就方便很多。同一个寝室，都是电子信息工程专业，长期的朝夕相处，几个爱折腾的小伙子在老师的推荐下，选择组队参加这次大赛，给自己的本科生活留下一点非同寻常的回忆。

▲从左至右依次是余淮老师、张天翔、张炜、刘然

无独有偶，张天翔、刘然和张炜三位同学也关注到了疫情期间人们多方面的需求问题，他们从寒假就开始构思，准备设计一款智能全景建图楼栋服务机器人。

▲智能全景建图楼栋服务机器人

他们从疫情防控和无人物流两个出发点思考，一方面了解到志愿者向封控社区运送物资非常辛苦，而且存在一定的感染风险，如果能用机器人替代志愿者向防控区域运输生活物资，会大大减少人力使用和感染风险；另一方面，日常生活中快递、外卖有时只能送到快递点或者楼下，行动不便的老人或特殊人群会非常不便，如果这款机器人可以攀爬楼梯进行无人物流配送，也将解决很多实际问题。因此稳定可靠，方便易用就成为他们设计理念的核心考量。

他们设计的楼栋服务机器人，基于ROS机器人操作系统开发，主要运用了激光雷达和惯导单元的SLAM技术、基于视觉的机器人位姿闭环调整、基于图搜索的多楼层全景路径规划、基于ASR的智能语音交互等技术，可以在复杂层级室内环境进行机车自主驾驶，比如，在楼栋的复杂室内场景，提供跨楼层无人物资运输服务，解决楼栋内无接触配送的难题。

▲从左至右依次是刘然、张炜、张天翔

为了完成目标，三位同学要在有限的算力内考虑系统的稳定性和展示性。备赛中期，由于不断尝试建图及定位方案，导致后期测试优化时间很赶，不得不通宵工作。后期测试阶段，硬件又频繁出问题，排查起来非常繁琐，不得不将散热、加固、走线重新优化。关关难过关关过，队员们拧成一股绳，一起学习钻研，分工上既有交叉又各有侧重，一步步解决了遇到的困难。

“特别感谢谢银波老师的支持，从开始选题、方案摸索、设备采购到比赛场地，谢银波老师都给予了很大帮助和指导”，三位同学感激之情溢于言表，虽然在研发设计中有一个开发了很久的方案没能用上，他们感到有些可惜，但好在成绩很不错，也给他们平淡普通的大学生活增添了一抹亮色。

英特尔杯“大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛”，简称嵌入式系统专题邀请赛，是大学生科技竞赛中最具影响力的品牌之一，2022年嵌入式专题邀请赛主题为“人工智能+AI支持的机器深度学习系统+边缘计算”。

本次比赛武汉大学共派出4支参赛队伍，全部获得国家级奖项。除了上面介绍的获得全国一等奖的2支队伍，还有二、三等奖各1项。武汉大学是嵌入式系统专题邀请赛唯一获得2项全国一等奖的高校，获得一等奖总数及总奖数是全国第一。

▲武汉大学4支参赛队伍全部获奖

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这群少年未来可期

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图片和视频来源于受访者本人

采访：关彤

文案：苏睿遥

编辑：关彤

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