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与顶尖高校PK#卫冕两岸总冠军 揽5个大奖

湖北大学成亚洲创新设计大赛大赢家





  近日,第十二届Altera亚洲创新设计大赛在汉举行,来自中国大陆、台湾、香港等地高校的近500支团队参加了比赛。经过激烈角逐,最终21支团队挺进决赛。由我校大三学生组成的四支代表队与全国高校的众多研究生、博士生队伍同台竞技,表现突出,共捧回一个“两岸总冠军”,1项一等奖、2项三等奖,以及一个“卓越导师奖”。
  已连续创办 12.年的亚洲创新设计大赛,不仅是亚太区的 FPGA.(现场可编程门阵列)设计竞赛,更被相关专业学生视为最高荣誉的竞技场。每年大赛皆吸引了两岸数百支优秀队伍参赛切磋,今年更邀请了国外名校共同参赛,是提升选手国际视野的最佳机会。
  今年的比赛中,我校计算机与信息工程学院2014级电子信息工程专业的李宣成、杨天、史晓彤凭借制作的《Magic.Magnetofluid.Show》(磁性介质显示系统)荣获“两岸总冠军”称号,并与来自清华大学、台湾国立虎尾科技大学的团队一同获得“特等奖”,该院的带队老师刘文超还荣获了“卓越导师奖”。此外,物理与电子科学学院老师卢仕指导的该院的三支团队也斩获佳绩,2014级学生欧阳程喆、魏磊、潘山制作的《Robot.Kylin》(麒麟机器人)荣获一等奖;2014级学生朱元杰、艾康、王鑫健制作的《舞蹈机器人》以及2014级刘炎欣、鲍磊、祝双羽制作的《即时复写平台》均获得三等奖。
  炫酷 他们能让字画“立”起来一个磁流体容器,一个电脑控制端,李宣成团队这件冠军作品的构件外观上并不复杂,但它可以实现的功能却让人称奇。
  在日常生活中,人们使用的LED屏都是平面成像,表现形式单一,容易让人产生视觉疲劳。基于改进显示装置的目的,团队成员从国外设计师流体时钟中得到灵感,设计出磁流体介质显示系统。
  李宣成介绍,此前的流体时钟,主要运用推感式。就是在显示装置中安装许多可以自行移动的磁性针,每一次输入信号的变化,就会控制磁性针的移动,移动后的磁性针就能吸引装置中的磁性流体介质,从而显示出相应的数字或形状。“那种方式速度太慢,而且不适宜大型显示装置,成本也太高。”李宣成说,他们将显示装置换成一个密闭容器,容器底部装上电磁矩阵,容器中装上特别研发的磁性介质,电脑传输的指令通过控制电磁矩阵中电流的大小来控制电磁力的大小,从而流体磁性介质的分布,实现特定字体。
  “由于电磁的控制效果更加精确,能够使磁流体如流水一般有流动感,最后在悬载液中呈现出书法绘画撇捺钩挑的成形过程,让书法绘画作品变得立体。”团队成员史晓彤介绍,这种可以显示事物真实凹凸立体感的全新显示技术不仅可以缓解视觉疲劳,效果也更生动形象。她认为,该成果控制精确、成本比较低廉,有着很强的应用前景。
  智能 他们让机器人擅长模仿还能飞檐走壁同样吸睛的,还有朱元杰团队和欧阳程喆团队,这两个同班队伍,都将目光聚焦到了智能机器人身上。
  据了解,目前市面上舞蹈机器人已经不少见,在2016年春晚上甚至都有500多个智能机器人同台共舞,但是这些机器人往往都是先由设计者为机器人设计动作,再将指令写入机器人,操控过程繁琐、机器人很难与人互动。
  面对这样的问题,朱元杰、艾康、王鑫健3人将动作设计和指令传输两个过程由原来的人工行为变成机器人的自主行为。朱元杰介绍,他们在机器人身上装置了具备体感采集功能的摄像头、无线模块和舵机控制模块。机器人先通过摄像头对人的动作进行采集,经过分析和编码后的指令通过无线模块传输和接收,最后由舵机控制模块协调完成指令动作。实时模仿的能力大大增强,这样机器人的舞台适应性就更强。此外,他还能保存舞蹈,未来机器人成为舞蹈老师也将变成一种可能。
  与他们不同,欧阳程喆、魏磊、潘山的3人组制作机器人,特长是飞檐走壁。团队成员为机器人设计了一个数据采集手套,它采集由人的手指运动引起的数据变化,进而控制机械手臂以及机械手指的旋转弯曲,3D打印的机械手也能如真人手臂一般灵活,加上底盘上安装的仿生结构六足蜘蛛攀爬系统,足以让机器人飞檐走壁。在一些高危工作环境中,机器人能够远程模仿操作人员的手臂和手指的动作来实现作业,并能够代替研究人员前往一些人类无法到达的地方。
  刘炎欣团队设计的即时复写平台,则是通过复写平台的外接摄像头,将字画等拍摄,再通过指令操控书写臂来进行即时复写。
  艰辛 他们用数百次实验让获奖成为习惯荣誉背后,是每个成员夜以继日的钻研。史晓彤坦言,背后的艰辛,只有他们自己知道。
  从理论知识的背景研究、到程序指令的生成、再到硬件配置、实验调配完善等,所有团队都经历了持续半年的高强度实验学习。暑假的两个月里,他们每天早上八点进实验室,晚上近十一点回去,通宵写代码、凌晨做实验,一天在实验室里泡上十几个小时也是家常便饭。在计算机与信息工程学院506实验室,除了电脑桌上摆的各种电路板等实验物件外,角落里还放着一些简易床垫和气垫床。一般男生们晚上做实验太晚,就会留在实验室里凑合一晚。
  因为硬件模块和软件设计都是自主开发,团队成员自己动手画电路图、焊电路板都是常事。为了学写嵌入式系统设计,他们找遍许多图书馆都检索不到,最终只在武汉另一高校找到一本珍藏本,团队成员带着相机去拍了两百多张图片,打印下来慢慢研究。为了找到不会粘黏在显示容器壁的流体介质,他们实验了100多次,更换各种不同材料,才最终得以完成。
  “多亏了老师们的指导”。史晓彤说,老师们每天都会对我们进行技术指导,在遇到瓶颈时,老师们经常安慰鼓励他们说‘天塌下来有我顶着’。对于刘文超、卢仕、曾张帆几位指导老师的栽培,获奖归来的史晓彤和其他团队成员们满是感激。
  朱元杰也对此深有感触。他说,从对一些知识一无所知到初步入门,再到能够独立完成各个模块设计,老师都提供了很多指导思路,生活上也很关心。很多时候,为了调配一组数据,大家忙的忘了吃饭,谁也不愿离开。直到老师来催促,用拉闸断电作“威胁”,他们才去吃饭。
  朱元杰说,过程中的辛苦,他们并不觉得有什么大不了,“往届的学长学姐都是这么过来的”。
  正是这样一代一代的坚持,才让湖北大学变成一支传统强队。从2011年首次参加该赛事起,湖北大学历届大赛都有着不俗表现。2011年到2013年的三年间,湖北大学完成了二等奖、一等奖再到特等奖的三次跨越。2015年,凭借设计作品《30秒速解魔方机器人》,来自物理与电子科学学院的孙磊、张洋洋、吴坷首次捧回“两岸总冠军”奖杯,刘文超等指导老师也多次获得“卓越导师”、“优秀老师”等奖项。