给力！他们代表浙大斩获国际竞赛冠军！
在模拟棉花地里，独立设计的机器人通过自主导航和智能识别完成棉花采摘和收集工作，看谁又快又稳！在2023年ASABE国际大学生农业机器人设计竞赛中，浙江大学生工食品学院派出的两支本科生队伍高效准确地完成既定任务，取得亮眼佳绩！
与康奈尔大学、佛罗里达大学、北卡罗来纳州立大学、麦吉尔大学、首尔大学等高校的同学们同台竞技中，浙江大学的Out of Bounds队凭借机器人各个环节的稳定发挥，斩获本届国际竞赛的高级组冠军；Dawn and Darkness队依靠精巧的棉花收获执行结构以及出色的机器人设计方案获得标准组亚军和Best Report奖！
出国参赛同学与国内队员“云合照”
默契配合，斩获学科最高奖
作为全球最权威的农业工程学科学术组织，美国农业与生物工程师协会（ASABE）举办的大学生农业机器人设计竞赛是国际农业工程学科的顶级赛事，对参赛者的学科专业素养和创新性思维都有很高要求。根据参赛学生类别，竞赛设置了标准组和高级组。标准组仅面向本科生；高级组任务难度更高，面向研究生，同时鼓励优秀的本科生同台竞技。
通过自由组队和学院选拔赛，浙江大学派出两支队伍参加高级组和标准组比赛。高级组Out of Bounds队由盛泽楠、吴子豪、方文凯、杨晨、沈思琦同学组成，标准组Dawn and Darkness队由赵安恬、金胡航、陆慧姿、黄奕炜、刘洪源组成。叶尊忠、谢丽娟、俞永华、蒋焕煜、崔笛、应义斌等老师组成指导团队。盛泽楠、赵安恬和黄奕炜三位同学分别代表高级组和标准组出国参赛；其余队员则在国内顶着时差与出国队员保持密切联系，及时进行技术支持。
高级组全体队员合照
标准组全体队员合照
今年的赛题为“棉花采摘机器人”，参赛团队根据相应组别任务设计机器人。赛场是8英尺×8英尺的正方形模拟棉花地，设有人工粘接制备的棉花植株以及未成熟的棉花（用绿色乒乓球模拟），高级组在最后垄全部布置了真实棉花。参赛的机器人需要实现自主导航，正确识别和采摘场地上的棉花，统计棉花（成熟和未成熟）位置分布数据并输出相应的统计报表文件。比赛通过采摘棉花重量、识别正确率、人工干预等计分标准进行名次排序。
“赛题总体来说难度较大，赛方不仅对机器人的尺寸和控制器总价进行了明确的限制，相较于农业常用的大型采棉机，同学们面临的挑战是在‘螺蛳壳里做道场’；而且为了增加比赛难度，赛场只有前部分设置了寻迹导航线，棉花垄间还进行了镂空处理，对机器人自主导航提出了更高的要求。”叶尊忠介绍。
同时，近28小时的旅途，三位出国同学要带着三台机器人和工具以及随身行李确保人财物安全到达，如何平衡紧张期末复习和备赛，比赛规则临时调整……这些对同学们来说都是不小的挑战。
对于高级组Out of Bounds队来说，一个人利用赛前仅有的一天来调试两台机器人，并适应场地是最困难也最考验团队协作能力的。“虽然国内也会设置模拟场地进行演习，但到了现场才发现赛场内棉花布置的松紧程度、场地光线的强弱、赛台的颜色都有差别，我们需要在不到十二个小时内进行测试和完善。”出国参赛的高级组队长，2020级本科生盛泽楠用“惊心动魄”来形容这次赛前调试。
盛泽楠在国外紧张调试
测试中，盛泽楠发现赛场棉花相比国内自制棉花更加松散，导致原本训练的深度学习模型识别准确率不理想，在和国内负责机器视觉的队友商量后，盛泽楠抓紧补拍了近五百张棉花图片发送回国，作为新增数据集重新训练模型。国内队员们则熬夜为图片做标注——每张图片上都要标注出每朵棉花和每个棉铃的位置，用于深度学习模型的训练。“标注完之后还要进行测试、传递数据集，从晚上8点到凌晨5点，大家都聚在实验室远程交流，解决问题。”高级组国内队员，2020级本科生吴子豪说。
国内外制备棉花形态对比图（箱子里为比赛用棉花）
赵安恬和黄奕炜在紧张地进行赛前调试
高级组Out of Bounds队的机器人移动和识别速度快，结构紧凑，可实现不同高度和角度棉花的精准采摘，相比于其他队伍的设计方案，控制更简单、速度更快、作业更可靠。“第二名和第三名设计的机器人是采用机械臂将采下的棉花搬运到一个小盒子中，几乎没有严格意义上的棉花收集系统，而我们组实现了采摘和收集的巧妙衔接，跳过了棉花‘搬运’的步骤，因此速度更快。”盛泽楠说。得益于机器人三大系统的完美配合，在两轮比赛中Out of Bounds队机器人的棉花收集量几乎达到了第二名的四倍，这为获得冠军打下了很好的基础。
高级组机器人总体结构
正面的四个金属钻头手爪是标准组Dawn and Darkness队机器人的核心部件，凭借优秀的采摘效率和采摘鲁棒性（在工程和科学领域，鲁棒性指的是系统在面对不确定性、扰动或意外情况下的稳定性和可靠性），棉花机器人可以一并采摘各种形态的棉花；同时，机器人上安装的红外传感器和超声波传感器保证了与棉花所在垄的平行度，使棉花的收集又快又稳。最终，队伍在棉花收集量这一指标上，以48.7g的成绩夺得第一，是标准组所有队伍棉花收集量平均值的3倍多。
标准组的机器人照片
最终，在队员们的精诚合作下，浙江大学代表队一举斩获本届国际竞赛的高级组冠军、标准组亚军和Best Report奖三项大奖。领奖时，为了让国内队员共同分享这个高光时刻，参赛队员拿出精心准备的团队大合照上台合影留念，颁奖嘉宾和与会观众给予热烈掌声。
标准组Dawn and Darkness队领奖（大照片为学生团队照）
高级组Out of Bounds队领奖（大照片为学生团队照）
众人合力，“拼”出最佳表现
1月左右公布赛题和规则，2-3月构思组队，5月学院选拔，7月参赛，ASABE国际大学生农业机器人设计竞赛是一项时间跨度长、耗费精力多的大型赛事。“浙江大学从2013年开始参赛，2016年获得第一个世界冠军，参赛至今获得的冠军数居所有参赛高校首位。这成绩的背后离不开学科、学院、学校的大力支持和帮助。除此之外，还要得益于十多年来为此形成了一套农业机器人创新人才培养体系。该体系由应义斌教授带领的课程团队创建，将《生物生产机器人》课程、ARC农业机器人俱乐部实训、ASABE国际竞赛深度结合。”叶尊忠介绍。
标准组队长赵安恬在组会上汇报进度
队员们进行机器人技术讨论
“无论是精神上的鼓励、动员，敞开心扉地真诚对话；还是为技术上的难点排查给予关键帮助；抑或是指导老师陪伴着我们通宵比赛……学院和老师们的支持令我十分感动。”高级组队员，2020级本科生方文凯说。
当然，在竞赛中队员们的相互协作也发挥着极为关键的作用。标准组队员，2020级本科生陆慧姿说：“这次比赛需要机械、电子、计算机、控制、农业等多学科交叉的知识，我们团队根据成员特长进行合理分工，另外每个成员至少参与两个主要部分的设计与调试。”“每个人都在尽自己最大的努力”，这是标准组队员，2020级本科生金胡航由衷的感谢。
标准组Dawn and Darkness队的队员在组装机器人
标准组Dawn and Darkness队在测试
“单条腿是没法走路的”，对于Out of Bounds队来说，组内的各个成员就像一块块拼图，是ASABE国际大学生农业机器人设计竞赛让他们亲密无间地牢牢拼合在了一起，爆发出巨大的能量和潜力。从组队讨论，设计出2-3个可行方案，验证和搭建机械结构到写代码，电路设计和调试，逐渐进行机器人迭代更新，斩获高级组冠军离不开每一个队员的付出。
高级组Out of Bounds队赛前组装机器人
“与来自不同国家优秀同学的交流让我结识了农业工程领域的许多同行者，竞赛浓厚的学术氛围和专业水平都让我坚定了深耕农业工程领域的决心。”盛泽楠说。标准组Dawn and Darkness队队长，2020级本科生赵安恬也分享道：“这次竞赛是我求学生涯中浓墨重彩的一笔，不仅加深了我对学科发展现状的了解，而且对自己的技术和能力进行了检验，更明确了我继续深造的想法。”
与其他高校大学生的合照
文字记者：浙江大学融媒体中心学生记者团 韩鸣筝
图片来自于受访者
今日编辑：浙江大学融媒体中心学生记者团 曹植竣
责任编辑：马宇丹