獐子島 - 一群中國水下機械人下海“抓”海鮮
這實在是個“穩中帶皮”的比賽。9月1號到6號,30支隊伍在大連海事大學和獐子島熱熱鬧鬧地比了一週。最終,15支決賽隊伍抓了121只海膽扇貝海蔘,活的。比賽學名“2018水下機器人目標抓取大賽”,也可以叫“水下機器人抓海膽海蔘扇貝大賽”,還可以叫“機器人海里抓娃娃大賽”。由國家自然科學基金委員會和大連市人民政府主辦,今年第二屆。
規則簡單粗暴,各高校科研單位把實驗室裡的機器人請出來,放到大連獐子島的海里,撲騰半小時出水,誰撈出的海貨多,誰就贏。
參賽隊員在進行機器人下水前的最後除錯
聽著很不嚴肅,但是來參賽的都是國內最厲害的水下機器人研究團隊(還有一名個人參賽者,帶著最便宜的機器,得了定點抓取組一等獎……)。
裁判是大連理工大學、中科院瀋陽自動化研究所等單位的專家教授。兩天決賽時間裡,他們從早到晚坐在會議室,盯著大螢幕直播的選手怎樣在船上調裝置、做準備,怎樣把機器人送入水,水裡的機器人怎樣定位、運動、抓捕,以及抓到的海蔘有多肥(開玩笑的沒有這項)。看著裁判一邊觀察機器人的水下捕撈,一邊討論機器人的自主性、控制、整合度等,讓只知道看“抓沒抓到”的記者本人很汗顏,感覺是在場唯一的文盲。
裁判視角
直播畫面中,幾十公斤的機器人在水裡緩慢轉身、伸出小鉗子、小笊籬、小觸手,接近水底靜靜趴著的海膽扇貝們,鉗住,提起,放進自帶的筐裡(大部分時候提不起來也放不進去)。看的人心裡跟著著急、手上跟著使勁,類比一下,大概是看著幼子顫巍巍學吃飯、好不容易挖到幾粒米、送到嘴邊又掉了的親媽心情。
偶爾有大收穫,比如抓到最難抓的海蔘,現場還會鼓掌,機器人的一小步、人類的一大步!
9個海膽、1個海蔘,北京航空航天大學與中科院自動化聯隊的軟體機器人收穫不少
看著跟商場裡的抓娃娃機的操作差不多,但難度係數完全不是一回事兒。何況即便是抓娃娃機,也沒幾個人能抓到東西。
真到了海里,風和洋流都是真的。決賽場地在距離大連市兩小時船程的獐子島上,距離海邊幾百米的一個15米乘15米的網箱裡,潛水員模模擬實海洋環境裡的水產品密度,不超過3個一平米進行布放,供機器人下水抓取。
海上的比賽場地
據大賽組織者介紹,海里洋流很大,去年設定網箱的時候沒經驗,第一天放上很粗的鋼管,第二天就被衝跑了,反覆嘗試才搞定。機器下了水,難度可想而知。
抓取大賽分定點抓取和自由抓取兩個類別,定點抓取是人在船上監看、操作、指揮機器人動作,自由抓取則是機器人下水自己找自己抓。今年進入角色的15支隊伍裡,有4支隊伍進行了自由抓取,還沒空手回。去年只有一隊。
參加自主抓取比賽的中科院自動化所RobCutt隊隊員在實時講解
海底水草叢生、砂石渾濁,對機器人的視力也是很大考驗。據裁判組老師介紹,雖然看直播還算清晰,但水下場景在機器人眼裡可不是這樣,人眼有跳動掃描注視等眼動,機器人沒有,它們的視覺還跟5.4億年前的人類差不多,非常原始。
海里訊號衰減非常嚴重,如何實現機器人的高速通訊也是大問題,一直沒有好辦法,機器人只能拖著長長的線纜下水。
因此,這項比賽除了幾千到一萬不等的獎金外,還有另一個高達千萬的懸賞,承辦方獐子島集團承諾:如果單一水下機器人綜合採捕效率能夠超過潛水員的,公司將提供500萬元的創新獎金;如果叢集水下機器人綜合採捕效率能夠超過拖網船的,公司將提供1000萬元的創新獎金。
當然,比賽結果離上面的目標還遠,不過,今年參賽機器人的識別精度、抓取效率都比去年強得多,去年有的機器“一下水就傻了、沉不下去”,今年沒有。抓上來的海蔘扇貝也更多,進步明顯。
參加定點抓取比賽的機器人順利出水
承辦方大連理工大學的老師還友情贊助一些花絮:關於大家關心的為什麼不抓鮑魚的問題,主要是因為海膽扇貝和海蔘在水底比較老實,不亂動,是優秀獵物(誰會想獲得這個優秀),而鮑魚吸在石頭上,機器人摳不下來,真的不是因為貴!
頒獎合照
至於獐子島集團為什麼重金懸賞,自然有他的道理。
去年起,抓捕決賽開始在獐子島舉辦,除了這裡的大海是天然實驗室以外,這個靠海為生的島有對水下捕撈的實在需求。海蔘貴大家都知道,但大家可能不知道,每個野生海蔘都是“海碰子”一次次下潛抓上來的,這些捕撈高手雖然工資高,但要付出健康的沉重代價。長期下潛、血液中氮氣含量過高對身體危害很大、且不可逆,到了四十多歲,陰天下雨骨頭疼,也就是常說的“潛水病”。如今,潛水員越來越少、招人很難,這項工作如果能讓機器人來幹,自然是功德一件。
大賽年年辦,水下機器人們也越來越強。不只是精準捕撈,應急救援、水下勘測等工作也有它們的身影。
來源:科技日報 文中圖片和 視訊 均由作者提供