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教师专访 | 论学生从“小白”到“大神”的距离?

武汉大学作为本年度RoboCup China (机器人世界杯中国赛) 中获得 NAO 足球机器人标准平台组与 RoboCup@Home 的 Pepper 机器人双料亚军!本次软银机器人有幸对武汉大学 WHUAI 团队的带队老师胡明宇老师进行专访,揭开武汉大学在本届RoboCup China 中取得优异成绩的秘密!

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武汉大学2021参赛团队和 Pepper & NAO

武汉大学对于 RoboCup 的参与可谓经验颇丰,自2018年第一次参加 RoboCup 足球机器人标准平台赛以来,已经有四年历史了。其中第一年参加比赛时就取得了一等奖的好成绩!本次比赛也是获得了双料亚军的名次,实力强劲

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比赛初准备

WHUAI社团成立


武汉大学的参赛实力如此强劲,离不开老师的悉心栽培。武汉大学大学生工程训练与创新实践中心于2016年组建,是一个校级公共平台,主要承担学校本科生工程训练实践教学、科学研究、创新发明、学科竞赛等任务。

每年9、10月份,“WHUAI 智能机器人社团”会面向全校进行招生,涉及计算机学院、电子信息学院,动力与机械学院,电气与自动化学院等十几个学院。这些学院的同学们怀揣着对机器人的热爱来到这个团体,运用自己的专业知识为社团出一份力。

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NAO 机器人在大学生工程训练与创新实践中心

社团除了会进行 NAO 机器人和 Pepper 机器人的专业技能培训,还会充分利用已有知识让这些机器人发挥特长,例如让机器人做招生宣传展示,在庆典活动中跳舞等,不仅可以展示社团的专业实力,还能扩大社团影响力,让更多同学了解机器人。

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NAO 机器人舞蹈作品——“国家”


比赛成队
能够在比赛中取得良好的成绩,源于团队自选拔时就开始的层层把关。对于团队成员的选择,除了最基本的技术过关外,胡老师最看重的是态度世上无难事,唯有“用心”二字最为难得。在此基础上,老师还会根据同学们不同的技术特点来明确团队分工,做到分工明确,各司其职。

这样组建出来的团队,不仅能够保证专业技术过硬,团队默契程度也高,自然战无不胜,不过如今的辉煌离不开曾经的积淀。在2017年胡老师创立社团组建团队时,只有7名学生成队,但是初出茅庐的团队就像一头所向披靡的雄狮,在2018年第一次参与足球赛时就取得了一等奖的好成绩。有了 RoboCup 比赛经验与好成绩后,这几位学生毕业后的去向都非常不错,有些保研去了清华、北大及中科院等。学校有了第一届同学们的努力,社团声势逐渐壮大,第二届就吸引三十多个学生报名,辉煌至今。

发展与热爱
这些队员在招新进社团时都是大一、大二的新生,经过两年的训练和参赛后,都对社团有了深厚的感情,真正的”把社团当家“。即使课业繁忙,也会主动要求去往比赛现场观战,为 WHUAI 团队加油鼓劲。

对于这些社团成员,胡老师不仅希望他们能获得专业上的知识,更希望他们能懂得做人做事的道理。经过社团培训后,学生们无论在专业技术上,还是为人处事上都有很大的进步。胡老师还会鼓励他们去实习、保研、去实验室做研究、去拼搏更好的前程。看着自己带领的队员们不断踏入顶级名校,胡老师也非常骄傲。春风化雨、递薪传火,就是老师两个字最好的意义。


比赛进行时


优异成绩源于阶梯式的扎实培训

一届届老队员退役,新生到来,新老交替,不断的是传承。在9月份进行全校招生后,社团会在9月到12月之间对成员们进行无差别机器人培训,即使是之前从未接触过编程的学生也可以得到充分的学习。接下来社团会进入到紧张的备赛阶段,除了在校时会利用课余时间进行培训,还会在寒假为队员们进行集训。

队内培训基本会采取“老带新”的形式,这也是因为老师有意培养学生各方面的能力。老师负责整体培训进度和时间节点的把控,加下来由老队员为新队员进行培训,将自己的比赛经验和技术心得倾囊相授,在此过程中培养了学生的团队合作能力、沟通能力、协调能力等多种技能

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NAO 课堂研究教学

此外,老师还会力所能及的为社团提供各种资源上的帮助,例如实验室联合指导。因为机器人本身就是一门交叉学科,社团也会和武汉大学动力与机械学院肖晓晖教授以及计算机院的邹勤教授共同开展更深层次的研究和指导。

除了本校间的亲密合作,社团还会和其他高校进行交流,例如和华师,华科,武汉理工等高校的交流都很密切。这些高校在比赛前会先打友谊赛,在真刀真枪的实战中获得最为宝贵的竞赛经验,共同进步
 

分工明确,通力合作

比赛前,团队就会进行明确的分工。NAO 的参赛队伍共有12人,其中2-3个人负责总代码,其他队员负责守门员、前锋、后卫等各个位置的代码以及决策。Pepper 队伍本次是第一次成队,有7人参赛,同样分工明确,一部分做视觉,一部分做导航,其余选手做路径规划。

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Pepper 组积极备战

在比赛现场时,队员中有2个裁判研究比赛规则,以确保在队伍在比赛中一定是严格遵守规则的。同时,每台上场的机器人都会有一个队员专门负责,全程跟踪。

胡老师表示,这些分工都是由队长来协调指派的,在整个比赛中队员们都会听队长指挥,这样可以保证分工明确,各司其职,不会引起不必要的慌乱。


实践出真知
三天的比赛过程中,老师和队员们不仅会在赛前认真细致地观察对手,及时调整比赛策略,在比赛现场也会抓紧时间观摩别的团队比赛,博采众长。如果看到在技术上或策略上明显强于自己的团队,就会立即开始分析学习,甚至会通宵修改代码,在力所能及的范围内提升自己的实力。在这种争分夺秒,高效学习的氛围中,整个团队的技术取得了巨大进步。

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激烈的比赛现场

同样,实践让同学们的心态也更加成熟。从第一次上场时抱着机器人手都会抖,到最后一场比赛每个队员们稳步向前斗志昂扬的样子,每次比赛的过程,对学生来说都是非常宝贵的经验与训练。过程中,老师与队长只要扮演好“定海神针”的角色,帮助队员们的稳定心态,并且保持“赢了不骄傲,输了不气馁,给予他们真实的鼓励与协助”,比赛才能更加顺利。

不断的试误寻求更佳解


在之前的比赛中,机器人定位不准的问题一直困扰着团队,如果 NAO 不清楚自己的定位,不清楚球门的定位,就会很难进球,比赛成绩也很难提升。然而就在准备比赛过程中,这个问题被一位学测绘的同学解决了!测绘专业的同学学习过相机标定,于是NAO在经过这位同学标定优化后,NAO 的定位变得十分准确。自此,团队的成绩也开始扶摇直上。

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赛场紧急调试

胡老师说明,目前团队中最大的挑战是开发框架的重新制作。在使用 NAO 机器人进行比赛的过程中,没有自己的框架,没有底层代码就很难做出改进,这也是团队目前与顶尖团队的差距所在。下一步,WHUAI 队会集中攻克这个问题,力争取得更好的名次。

其实比赛就和生活一样,解决一个又一个不断出现的难题。在这个过程中有所成长,就不会辜负自己做出的努力。



Pepper 比赛初体验

由于 Pepper 组是第一次参赛,所以胡老师坦言实际比赛过程中遇到的问题更多。在备赛时团队使用的是 Linux 系统进行编程,加之使用的是开源代码框架,所以和 NAO 一样,无法进入底层解决具体问题。

比赛前一天,团队测试时还是发现整体还存在不少技术上的问题,无法实现明日比赛目标。于是整个团队大胆推翻了之前的框架,拿出破釜沉舟的勇气连夜更改方案,用 
Choregraphe重新编写了程序。队员们熬了一整个通宵,谁也没有喊苦喊累,并且在第二天的比赛中保持了良好发挥,Pepper 也完成了许多原本无法完成的任务。最终 WHUAI 团队在 Pepper 组的比赛中获得了二等奖的好成绩!

640 (4).pngPepper 组进行调试

 
 每一滴汗水都不会被辜负
一个好的团队必然是有集体观念的团队,除了提升凝聚力,老师还会竭尽所能地为学生创造一切学习条件,不论是本校研讨还是外校友谊赛,只要对于学生的技术发展有帮助,老师就愿意去尝试!

老师所作的一切努力,并不仅仅是想要个好名次。胡老师表示:“我们不是功利的要成绩,我们是希望学生在团队比赛过程中能够有所成长。做人有基本准则,做事有基本方法,怎么学习新的知识,怎么训练自己的技能,都是我们想要学生掌握的能力。”

除了技术,学生的心态也会愈发成熟。对于队员来说,比赛可以练“心”。每一年,激烈的赛场上都会出现争执。在此过程中,老师教会队员不论出现何种情况,心态是最重要的。引导学生正视自己的心态变化,以后的为人处世才能更加沉稳。

希望每个队员都能有所收获,不虚此行
“您认为这个比赛过程对于学生来说最大的帮助是什么?”
“是成长”

看着这些孩子从一个个刚入校的不谙世事的“小白”,经过培训,逐渐成长为一个有专业技术,能够解决复杂问题的人;通过比赛,逐渐成为一个有担当,有团队协作能力,遇事不乱,处事不惊的人。作为老师看到学生通过比赛能够所有发展,其实是很欣慰的。

胡老师也表示她的目标是希望每个经过团队培养的人,都可以在自己的领域做到最好,发光发热。即使离开学校进入社会也是如此,工作中并不只需要高超的技术,还需要懂得为人处世的道理,在比赛中逐渐成熟的过程就是成长的过程。
 

比赛还有这些收获


RoboCup 是含金量非常高的专业比赛,学生通过比赛提升的不仅仅是专业,也对自己的未来发展有好处。作为老师,会尽最大努力推进学科竞赛立项,学生在申请奖学金和保研的时候就能获取更多的加分优势。同时这也是一个相互促进的过程,加分也会激励学生争取更好的成绩,勇攀高峰!

之前的队员们也取得了非常不错的成绩,有保研进入清华、北大、中科院等顶尖高校的同学,也有入香港大学继续攻读机器人方向的博士生。作为老师,除了倍感欣慰,也期待孩子们能够继续在这条道路上前行,学有所长

                                    写在比赛后

软银机器人的独特之处

人形机器人 NAO & Pepper 的外貌天然的能够吸引学生,并且激发学生的研究兴趣。此外,软银机器人的平台硬件、传感器都很完整,关节多,灵活度高,从而可以实现更多的功能。全开发平台可以在学生在研究的过程中有很大的发挥空间,所以是一款非常好的仿人机器人!

在教学中,NAO 也有它的独特之处。不同于一些单纯的机械臂或者单纯的车,NAO 机器人本身就是一个复杂的系统。机器人的复杂性更高,不仅能够快速提升学生们的编程能力,还能让它们感受到一个完整的工程的概念,对专案有一个整体认知。


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无比可爱的机器人 NAO
 
此外,机器人是包含各个学科的复杂系统,涉及视觉、定位、行走、运动学、动力学、算法,控制类等多种概念。学生们在研究的过程中可以极大的拓宽知识面,将这些概念融会贯通,就能取得更快的进步。

Pepper & NAO 还是很优秀的教学机器人

除了打比赛,Pepper & NAO 也是很好的教学机器人。目前武汉大学已经开设相关课程,将机器人应用到课程中,很受学生欢迎。同时也能开阔眼界,让学生了解最新的编程教育, Pepper & NAO 是不二人选。


此外,胡老师还希望能够开设一门仿人机器人实训课程,以 NAO 为平台,学习 Python 语言。让大家了解机器人的基本硬件和机械结构,然后用编程语言实现各种各样的功能。对于这门课程,胡老师希望没有壁垒,面向全校,即使你是之前未曾踏入过编程领域的学生,也能进行学习,通过这门课程可以对人工智能有一个基本认识。

编程就是搬砖?NO!
未来时代是智能时代,机器人会越来越多的应用在我们的生活中,那么编程就属于必备技能了。编程教育也更加的幼龄化,例如小学就可以开始进行的编程学习


对于大学生,编程教育更是势在必行。目前在很多高校,编程课程已经属于普及课程,理工科的同学们都会学习。在武汉大学也成立了人工智能学院,在专业上还会成立人工智能班级,再加上机器人社团等资源,为同学们提供了多种多样的学习方式。


在未来,编程是一门基础技能

随着科技的进步,机器人智能化水平越来越高,能够完成的任务也越来越多,还有可能越来越多的替代人类的工作。


作为这个时代里成长的孩子,我希望他们能掌握基本的编程技能,不被时代抛下。对于热爱机器人的孩子,希望他们能够沉下心来,刻苦钻研,强化技能,在热爱的道路上走的更加长远。对于 Pepper & NAO,也希望他们能够不断迭代,提升硬件实力,在未来带给我们更多的惊喜!


团队寄语
为者常成,行者常至。期待whuai团队与机器人“兄弟”同心,齐力夺“金”,再创佳绩!

我们也衷心的希望WHUAI团队在胡老师和队员们的努力下能够取得更好的成绩,也如胡老师的期望一般,这些孩子们经过比赛的历练,无论将来进入何种行业,从事何种工作,都能发挥热爱和钻研的精神,成为“大神”。

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