今年，超市巨头沃尔玛申请无人驾驶购物车专利，以期借助科技产品改进店内体验，相信不久的将来，人类去超市购物都能交给机器人完成。

　　也是今年，台州学院的老师和几位大学生尝试新领域，在模拟一个超市情景下，制作了两台智能化超市购物机器人。

　　据悉，作为省内最高规格的大学生机器人赛事，首届浙江省“南江杯”大学生机器人竞赛于今年5月在杭州举行，共吸引了包括浙江大学等省内的37所高校、249支队伍、875名选手参加。

　　而台州学院的这两台机器人征战大赛创新机器人制作主题中的超市购物能手挑战赛，一路杀入决赛十强，并获得了决赛二等奖。

　　记者随后采访了指导老师杨本全、梅盼、崔跃利和陈志刚，以及陈源等学生团队。

　　感知、规划、控制，购物机器人拥有“大脑”

　　在台州学院物理与电子工程学院的一间实验室里，记者见到了两台机器人真容，其大小与玩具四驱车规模相近。而正是这其貌不扬的机器人代表台州学院，一路从初赛杀进决赛，并打败了浙工大等实力对手。

　　这个由数个冷冰冰的金属部件组成的金属体是如何活动呢？

　　指导老师杨本全介绍，机器人的主要构造包括机械臂、步进电机装置、硬件平台。机械臂负责抓取目标物；步进电机相当于设备的驱动，利用电磁学原理，将电能转换为机械能，而最后的硬件平台就是机器人的大脑，决策机器人所有举动。

　　这个机器人“大脑”，又到底牛在什么地方？

　　如今，实现人工智能，设备要达到感知、规划、控制三个层次。杨本全介绍，比如超市购物机器人，从寻找货架、筛选识别目标物、送达货物……这在我们人类看来，在正常不过的动作，都是通过这个“大脑”平台，用复杂的算法控制机器人感知物体、进行抓取，以及制定路线完成运输。

　　机器人大赛就像无硝烟的战场，全自动化的操作，意味着每支参赛队都是“凭实力”说话。

　　杨本全告诉记者：“超市购物能手项目是我们第一次参加，尤其是制作环节，两支队伍都是从零摸索，初战即获得好成绩还是不容易的。”

　　采访间，陈源、袁杰等6位队员正围在电脑前，讨论关于调整购物机器人平台算法的方案。他们初入队还是大二生，如今已是大三学生了。

　　拥有丰富带队参赛经验的杨本全介绍，以往学校参赛项目以足球机器人为主。据了解，足球机器人因生产成本较高，价值可达十来万元，一般由赞助方提供，参赛选手只需要负责编程，相当于激活机器人使其顺利完成比赛要求项目。

　　“相比之下，超市购物机器人还要涉及设备制作环节。但是之前对硬件部分接触较少，所以老师和学生团队都是从零开始慢慢摸索，从制作到调试花费了近半年的时间。

　　包装上的颜色、形状，购物机器人都能识别

　　对于多数人而言，“高精尖”的机器人大赛是较少接触领域。记者还是为大家科普一下比赛规则。

　　既然是购物单元，比赛现场模拟一个超市的情景。而为了充分准备比赛，陈源他们1：1还原了比赛场地。

　　采访间，记者也参观了这个比赛场地，所见之处是一个长宽均为4.4米的正方形方木台。木台的四边各放置一个双层货架，每个货架有12个货窗。另外，一个货窗只能摆放一样货物。货物摆放的位置固定，但一个货窗摆什么则是随机而定。

　　据介绍，比赛需要抓取货物种类达10种，包括4种不同颜色的木块、规格统一却颜色不同的易拉罐以及形状各异的牛奶饮品。

　　竞赛限时12分钟，共设10道关卡，题目难度也是依次增加。比如在不同颜色的木块或易拉罐中，识别抓取题目要求所需采购的目标货物。难度最高的，即在货架放置若干未知干扰物，甚至形状、颜色相近的货物。而机器人都要逐一识别后，准确找到目标物。

　　“慧眼识珠”就是购物机器人真功夫的一项技能。陈源回忆一项任务，货架制定区域随机放置红蓝绿三种颜色的方块，其余9处放置灰色方块作为干扰物。而两台机器人在货架前“巡查”一遍，能在三分钟内就找到了目标红蓝绿三个方块。

　　这项技能正是依赖一件神器——硬件平台中的DSP图像处理系统。据了解，当机器人顺利到达一件货物面前，安装在机械臂上的摄像头先采集图像，再将抓取的数据传递到DSP图像系统，“商品在形状、颜色、字符等方面存在差异，系统主要根据这些特征完成甄别过程。”杨本全介绍。

　　神器之所以为神器，它必历经“千锤百炼”。为了确保DSP系统运行正常，在前期调试环节，每次机器人采集图像后，陈源他们都会将设备上的处理器与电脑连接，以验证机器人支持识别功能。“刚开始的时候，倒出来的图片呈像模糊，甚至出现彩条、乱码。”陈源介绍，团队只有以不断实验的形式，通过调整算法、摄像机角度，最终确保DSP系统正常运行。

　　据了解，这两台机器人争取完成了80%题目，算是此次比赛的“美中不足”，杨本全表示：“赛前准备时间还是比较紧张的，目前机器人还不具备识别字符的功能，所以没能完成最后几题。我们接下来也会进一步优化，完善功能。”

　　“求稳”战略，闯入十强

　　记者注意到，场地中央另设一个小型方木台，并被划分为10个区域，相当于“购物车”区域。原来，机器人识别成功拿到目标货物后，还不算任务完成，要将其运送到指定的购物车，才算顺利通关。

　　其实，除了题目难度较高、对手的实力不容小觑，现场的某些客观因素也会造成机器人失误。陈源告诉记者，当时现场就有其他学校机器人，突然出现失控，只能弃权。

　　记者发现，现场地面被喷成黑色哑光漆，横纵方向画上若干等距离的白线。原来，机器人一般会采取循迹的方式，即以地面铺设的白线为坐标，形成达到目的地的线路，这就对场地光照条件有一定的要求了。“我们事先就考虑到这个问题，在机器前段安装了一个LED灯，尽量使光照能够均匀，就解决了机器人感应不到白线的问题。”

　　一旁的杨本全补充，如果出现迷路或者抓错等失误，就会相应扣除分。对于准备比赛的对战策略，杨本全脱口而出两个字“求稳”。“避免失误对稳定成绩非常重要。在前期调试过程中，我们尽量发现一些细节问题并及时解决，防患于未然。

　　在前期实践操作环节，负责设备硬件部分的梅盼老师就发现了一个细节问题。此次参赛一台机器人是翻斗式机器人，而其卸货方式与卡车倾倒沙土如出一辙，需要抬起货厢使其倾斜，以便卸货。

　　据介绍，刚开始机器人翻斗设定的倾斜角度是固定的。那么问题就来了，翻斗一次性装载木块数量较多，倾斜幅度又不足，十有八九会有一些木块会因阻力而不能顺利滑入卸货区。

　　“卸货时候，木块要不滞留在车上，要不跌落到地面，这都算任务失败。”梅盼和学生团队花了一周的时间反复讨论，终于得出了解决方案，即在翻斗底部两侧各安装了个舵机，(舵机，一般装载在机械臂上，其作用就好比人体关节，能够实现自由转向。)“翻斗的倾斜角度可以灵活调节，彻底解决木块滑不下来问题，避免扣分。”梅盼说。

原标题: 台州人造出了能购物的机器人