“2022年中国机器人大赛暨RoboCup机器人世界杯中国赛”（简称：中国机器人大赛）落下帷幕，我院参加了两个项目——先进视觉赛（包括工业测量项目和3D识别项目）、FIRA小型组－仿真赛（包括5V5子项和11V11子项）。在激烈角逐下，刘袁缘、罗忠文两位老师带领研究生刘柯君、黄玙璇与本科生朱佳睿、朱轩宇、金子潇、刘腾飞，获得机器人先进视觉赛－工业测量项目一等奖，机器人先进视觉赛-3D识别项目二等奖。杨林权、罗忠文两位老师带领本科生蔄宇飞、曾逸飞、刘志鑫、叶礼鸣获得FIRA小型组－仿真赛-5V5子项一等奖，FIRA小型组－仿真赛-11V11子项一等奖。两支团队回忆比赛历程，将奋斗故事与成长收获分享给大家。
先进视觉赛获奖证书与亚军奖杯
FIRA小型组－仿真赛获奖证书与奖杯
一、先进视觉赛“逐浪”记
CUG_ROBOT
刘袁缘老师和罗忠文老师领导的团队参与中国机器人大赛已经三年了。最开始是20级研究生张浩宇、王超凡带队，召集了第一批同学，在刘老师的指导下第一次参加就获得了2020年机器人先进视觉赛工业测量项目二等奖、3D识别项目二等奖的好成绩。2021年，21级研究生赵耀伍团队获得了2021年机器人先进视觉赛－工业测量项目一等奖、3D识别项目二等奖。今年，该团队集结了刘老师22级研究生刘柯君、黄玙璇，与四名本科生朱佳睿、朱轩宇、金子潇、刘腾飞，组建更加强大的团队一起参赛，下面请听他们的奋斗故事。
三年比赛的获奖证书
团队集结
2022年的暑假，因为对机器人比赛的浓厚兴趣，比赛报名之前，朱轩宇同学和刘腾飞同学就已经联系刘袁缘老师，表明希望参加机器人大赛，并针对这个比赛申请了相关的大创项目，对其进行了学习和研究，同时为比赛做准备。
金子潇同学从入学以来，就对他的专业——智能科学与技术十分感兴趣，并一直想要运用所学的专业知识来解决工程类和学术类问题，展示自身的才华和能力。而这次机器人大赛正是给予了他宝贵的机会。
朱佳睿同学从学长学姐那打听到机器人比赛的消息。在做了一些了解之后，他觉得这个比赛不仅可以丰富本科阶段的竞赛经历，更开拓他不同层面的知识域，还可以认识一些有趣且志同道合的队友。
刘柯君同学和黄玙璇同学作为刘老师的研究生，在刚入学时就听说了机器人比赛的消息，并得知在师兄的努力下已经获得了很好的成绩，于是想将这份荣誉延续下去，并且希望通过比赛与大佬们交流、学习最新的技术，在比赛中展现团队的能力和创造力。
2022年10月4日中午1点，罗忠文老师和刘袁缘老师为所有参加机器人比赛的同学开了一个比赛启动大会，确定参加的项目和后续的报名事宜。在启动大会上罗老师详细地介绍了机器人大的参赛历程，激起了我们的斗志与信心。
参赛全记录
2022年9月-10月 前期准备
刘柯君同学在官网上搜集了详细的比赛细则，通过线上会议让整个团队对比赛有了清楚的了解，熟悉比赛具体项目。接下来他们便针对比赛内容展开了一系列的前期准备工作，比如熟悉Jetson nano开发板的使用、了解YOLOv5模型、了解点云、熟悉代码等。朱轩宇同学为了配置Jetson nano开发板，电脑连续开了好几个晚上没有关机。
黄玙璇同学回忆道：为了让我们可以更快上手机器人比赛，对该比赛有一个整体了解，刘老师邀请了上一届带领比赛的赵耀伍师兄线上做了一个比赛介绍与参赛回忆。还有我们第一次集结在实验室里，刘老师为我们邀请了去年参与比赛的赵耀伍师兄和王超凡师兄辅导我们。这对我们的帮助非常大，在老师和师兄的指导下我们明确了接下来需要努力的方向。
Jetson nano开发板
Jetson nano开发板的可视化界面
2022年10月-11月 代码编写、改进与调试
10月10日官方正式发布比赛通知，包括具体日期和比赛地点等。知悉了这些信息的他们动力越来越大。
在此阶段，他们阅读代码，结合最新的比赛规则思考哪些需要改进的地方，并根据问题划分的模块进行代码编写。对编写的代码进行调试，提高算法效率，提高准确度，进行优化等。还需要针对比赛中可能出现的一些困难场景进行测试，并在一次次测试中思考代码的优化问题。
除了代码之外，数据集也是很重要的一个部分。他们根据官方提供的一些物品类别在学校中各个超市里采购，几乎跑遍了学校里的每一个超市。购买物品之后，继续补充数据集、标数据，然后再训练一个新模型。补充数据集和标数据是一个比较耗时的工作，因为一个物品需要拍摄多个角度的图片，这样才可以提高模型的检测精度。
数据集记录（部分）
补充数据集——一个物品多个角度拍摄
刘腾飞同学回忆道：途中我们遇到了各种各样的困难。比如针对排除遮挡物的问题尝试了多种方法，但是其中大多数都是无用的。学习相关方法，实现方法，去实验室摆放好测试场景后在Jetson nano开发板上进行测试，这整个流程其实非常长，要花费很长时间。而每一次设计的方法测试失败我们就要重新想新方案，这一次次的失败曾经很打击我的自信心，甚至开始怀疑自己，但是经历过了也就好了。后来看到自己的方法对识别结果有改善的时候的心情是无以言表的，因为这都是我们一次次努力的结果。
调试过程——测量项目螺丝摆放图与检测图
调试过程——识别项目物品摆放图与检测图
由于疫情的原因，2022年的比赛是线上举行，11月19日是要求寄出硬件的日子，在几天他们通宵达旦，全体成员都待在实验室中对模型进行最终测试，并且对比赛方在11月18日晚上6点发布的新数据集进行补充、标注与训练。时间不多了，他们必须争分夺秒！终于在几个夜晚的不断努力之下，他们最终确定了代码与模型，按照要求整理好代码与Jetson nano开发板，11月19日下午，当把硬件邮寄出去的那一刻，他们都释然了。
邮寄硬件
金子潇同学回忆道：我还记得在最后一个晚上通宵进行最后调试，走出实验室，呼吸到早晨五点未来城的空气时，我忍不住对旁边的队友说：“终于结束了！”
2022年12月31日—2023年1月1日赛前测试与正式比赛
由于是线上参赛无法亲自调试，因此比赛的不确定性就增加了，比赛那两天他们都非常紧张，生怕模型出现问题，直到最终的比赛结果出来，悬着的心终于放了下来。
在比赛过程中，他们也在关注着别的队伍的情况，从中学到了很多。朱佳睿同学尤其关注到：获得了第一名的队伍，他们两个项目提取边界的模块是相通的，而我们还没有将这两个模块打通，这是非常值得改进的。
3D识别项目线上比赛过程
工业测量项目线上比赛过程
2023年1月—2月 赛后总结
比赛结束后，刘老师带领团队召开了一个总结大会，两个参赛组都根据比赛情况做了口头总结，会后他们将这些经验与反思整理成文档，这不仅是对本次比赛的一个经验总结，更是一个包含思想与算法的技术文档。相信之后参赛的同学们一定会从中收获满满，更快上手机器人比赛，在比赛中勇攀高峰，获得突破。
参赛感悟
刘柯君：我们在机器人比赛中脱颖而出，努力得到了回报，并获得了奖项。这个时刻是非常令人激动和充实的。通过参加比赛，我学到了许多宝贵的经验和技能，与其他参赛团队的交流也让我认识到了机器人技术领域的广阔和多样性。对于那些有志于参加机器人比赛的学弟学妹们，建议树立明确的目标。参加机器人比赛需要投入大量时间和精力，所以你要确保有明确的目标和动力来驱使自己的努力。同时，多思考、多实践。机器人技术是一个不断进步和创新的领域。在参赛过程中，要保持好奇心，积极思考并尝试新的方法和技术。
黄玙璇：很荣幸可以参加此次比赛，结识这么多优秀的同学。我深刻感受到了团队合作的重要性。我们需要相互配合、协调工作，共同克服遇到的挑战。通过与团队成员的紧密合作，我学会了在压力下保持冷静，并领悟到了团队合作的力量。令我记忆犹新的还是我们一起熬过的那几个通宵。虽是通宵但一点也没有感到疲惫，因为我们心中都有一股热血。正是因为我们的这种干劲，才有了成绩的回报。在这里还要特别感谢刘老师，因为是她凝聚了我们这个团队，为我们提供了方向和指导、资源和平台。刘老师是我们彷徨时一直坚持下去的力量。
刘腾飞：开始的时候，我其实是有点忐忑的，因为之前没有过参加这种大型机器人比赛的经验，想着会不会做不好。后来，我和我的队友们从数据集着手，一步一步开始准备比赛，发现只要愿意去学，其实是可以做好的，当然途中肯定也是遇到了各种各样的困难。这整个流程其实非常长，要花费很长时间。而每一次设计的方法测试失败后，我们就要重新想新方案，这一次次的失败曾经很打击我的自信心，甚至开始怀疑自己，但是经历过了也就好了，后来看到自己的方法对识别结果有改善的时候的心情是无以言表的，因为这都是我们一次次努力的结果。直到最终的比赛结果出来，我们终于把悬着的心放了下来，心里默念：一切都是值得的。
朱轩宇：竞赛的过程并不只是正式比赛的那几天，而是提前三四个月就开始准备的日日夜夜。整个过程并不是一帆风顺，也遭遇了很多的挫折。曾记得为了配置Jetson nano，我的电脑连续开好几个晚上没有关机，也还记得比赛最后一个晚上大家通宵的身影，但更重要的是寄出单片机之后的惬意，以及获奖之后的喜悦。当然，最重要的是结识了几位志同道合的朋友、伙伴，我有幸与一群出色的队友合作，我们相互支持、互相激励，共同追求卓越的目标。我们分工合作，发挥各自的优势，最大限度地发挥团队的潜力。这一次的成绩并不意味着我们已经到达了顶峰，而是一个新的起点。我们的算法还有很大的进步空间，希望未来的学弟学妹们能够踩在我们的肩膀上，取得更好的成绩。
金子潇：通过这次比赛，我体会到了许多艰辛与乐趣。我十分荣幸能与负责任的指导老师、热心的学长学姐和积极乐观的队友一起斩获了这次比赛的一等奖。我们的团队由不同专业的学生组成，根据各自所学的知识进行交叉应用，相互补充。在遇到算法效果很差的时候，我们也曾经感到沮丧，甚至一次又一次的重新开始。在冷静思考之后，我们不断反思并寻找相关解决方案，最终成功解决了问题。正如诗人所说：“山重水复疑无路，柳暗花明又一村。” 这种感觉真的是“泰裤辣”！我还记得在最后一个晚上通宵进行最后调试，走出实验室，呼吸到早晨五点未来城的空气时，我忍不住对旁边的队友说：“终于结束了！”当然，这只是这次比赛的结束，而我们的科研竞赛之路还将继续。在这次比赛结束后，将会有新一届的学弟学妹们继续“乘风破浪”，我们团队的每位成员也会提供最大的帮助，助力他们成为更加优秀的地大计科学子！
朱佳睿：这个比赛我负责的是测量组的项目，就我们的项目来说，还是比较满意的：获得了全国一等奖，比赛过程中也针对一些场景在尽可能优化。但实际上可以改进的地方还是很多的，在观看比赛时，我们注意到最终获得冠军的队伍将这两个项目融合在一起了，它们提取边界的模块是打通的，而我们却不是，这是我们需要学习的地方。同时测量的精度上也需要进一步提高。假如未来某一天有人问你项目的具体细节时能对答如流，并能阐述某些难点的优化过程，这才是成功的。
二、FIRA小型组－仿真赛“逐浪”记
团队集结
蔄宇飞同学对科研充满热情，热衷于探索，并渴望为解决我国人口红利问题做出贡献。从踏入大学的大门，他就对人工智能、无人系统等领域充满浓厚兴趣。自从大一开始，他就参与了学校的李四光计划，并在跟随杨林权老师进行学习过程，早早地了解到了机器人足球比赛。这个平台为他提供了许多协同优化、团队智能等方面的算法实验机会，对于他未来在人工智能领域的深入探索具有重要意义。因此，他希望能够在杨老师的指导下参与其中，并通过这个机会提升自己的实践能力。
曾逸飞同学通过学长的介绍得知了机器人足球比赛的消息。在了解了本校和其他学校同学的参赛经历后，他认识到对于他这个热爱足球的人来说，参赛不仅仅是扩展爱好范围的机会，更是对他专业能力、学科素养以及团队合作能力的一种考验。他相信在参赛的经历中，自己能够锤炼各个方面的能力。
刘志鑫同学在大二时就了解到了我校机器人大赛的优势地位。因此，他渴望参与到其中来，为CUG机器人团队贡献自己的一份力量。与此同时，进一步提升自己的创新能力、动手能力和工程能力，期待在比赛中取得一个好成绩。受到蔄宇飞同学的推荐，他找到了杨老师，并在老师的指导下参与了仿真组的比赛。
叶礼鸣同学对计算机专业中人工智能领域有着浓厚的兴趣，并渴望将所学知识应用于实践。机器人足球比赛为他提供了一个展示各种算法的平台，涵盖了运动控制、路径规划、位姿调整等多种算法类型。因此，他找到杨林权老师，希望能够参加这次比赛，并希望在老师的指导下，全方位提升自己的思维和实践能力。
参赛全记录
2022年8月份：赛前准备、熟悉平台
首先，对于一项比赛来讲，熟悉规则是非常重要的，在8月份的时候，蔄宇飞同学就着手学习FIRA机器人足球中的相关规则，在这个过程中，他熟练掌握了比赛场景中的坐标系、机器人二轮模型等，以及什么是禁止推球、点球判罚等等。这些规则的学习是在该平台下进行试验的基础。
仿真平台中的球场坐标系
平台熟悉完毕后，团队成员开始参考往年学长学姐的一些代码，学习他们在进行机器人控制、动作编写、团队协同等方面的具体算法实现。
蔄宇飞同学回忆道：在这个过程中，我们学习了如何让机器人从静止移动到指定位置并再次保持静止？如何让机器人以一个正确的姿态进行击球？这些都为后续算法的改进提供了坚实的基础。
刘志鑫同学回忆道：仿真组的比赛有一套已有的代码框架和编写要求，通过编写指定的接口来实现特定的策略，各个算法相互协作来使各个仿真机器人相互协作，完成比赛。为了快速入手这个框架，尽早地开展算法编写，杨老师在正式比赛开始就邀请我们小组的成员召开了一次视频会议，讲解了基本的比赛规则和代码的基础框架，同时解答了我们的疑惑。并根据每个人的兴趣安排了初期的工作，让我们根据自己的想法去进行代码的开发，进行测试与实验。之后我们就根据指导书和杨老师的讲解，很快就配置好了代码框架，开始进行算法的编写。
在这个阶段，叶礼鸣和曾逸飞同学还积极在网络上搜索了大量的比赛信息，并从GitHub上收集了相关的代码。这些都使得团队成员更好地了解了以往队伍所采用的策略以及他们的经验教训。
2022年9-10月份：算法开发、开展实验
在确定下来参赛队伍之后，9月份和10月份是比赛的攻坚阶段。在这两个月里，同学们开始在算法平台上进行试验，在试验过程中产生idea，然后coding并在实验中进行验证。在这个过程中，同学们的灵感不断地提高着算法的性能。
同学们在机房中开展对比实验（观察策略效果） 左：蔄宇飞右：刘志鑫
刘志鑫同学回忆道：仿真组的比赛主要侧重于代码层面的开发。在杨老师的指导下，我们小组采用了一种策略：根据个人的兴趣方向编写代码进行测试，并将其提交给老师进行指导和改进。这个过程按照每周一个循环进行。通过这种方式，每个人都编写了自己模块的代码，并在老师的指导下不断进行改进和优化。经过大约4周的循环，我们的算法取得了令人满意的效果。
我们的策略在一次对比实验中展现出了明显的效果
蔄宇飞同学回忆道：在试验过程中，冲撞守门员的情况是非常容易发生的，当足球进入禁区之后，如果不去采用特殊的策略去控制球员，就很容易发生多个球员进入球门禁区，进而造成违规的情况。这种情况有2种弊端：自己的优势球被裁判叫停，同时，对方获得了一次罚球的机会。可以使得局势瞬间从优势变成了劣势，影响十分恶劣。我们当时经过多种试验后，采用了在球门前对机器人进行分区的策略，只有一个机器人带球进攻，其它机器人则在不同的位置进行助攻，这种策略取得了较好的效果。
机器人推球所造成的犯规行为
在这一阶段，同学们攻坚克难，每个人都发挥着自己的聪明才智，从罚球，到守门员控制，从动作控制，再到整个团队的协同优化，每个同学都贡献出了自己的一份力量。
机器人冲撞守门员
2022年11月份：交流沟通、整合算法
在完成了每一周的开发任务之后，我们小组都会在老师的指导下开展交流，总结这一周的收获并对编写的代码进行测试，发现代码存在的不足，对其中较好的部分加以提升。在大赛开始前，我们根据试验结果将不同队员的部分进行整合，其中要进行大量的回归测试、消融试验。
叶礼鸣同学回忆道：11月份时，我们每周都会进行团队内部回顾。在这些回顾中，团队成员相互分享自己的进展和遇到的问题。我们共同思考并讨论解决方案。这些活动不仅丰富了我们的知识，还激发了新的思路和创意。
蔄宇飞同学回忆道：当时的一个改进点可以把作为对比的队伍以几十个大比分领先，但我们还没来得及高兴，换到了另外一位同学的代码作为对比队伍，结果就成为0 : 0的僵持局面。再比如，自己的改进策略在对比队伍上表现很棒，同学的改进策略在对比队伍上表现也很棒，但是两种策略结合到一起后，出现了策略退化的情况……备赛期间，类似于这样的经历还有很多，但同学们相互鼓励、相互帮助，最终克服了重重困难，成功地完成了比赛。
而在这一过程中，同学们的科学研究能力、对比分析能力、实验设计能力都得到了很大的提升，这些必定会成为参赛队员未来深造、工作中的宝贵财富。
罗老师与同学们一起在机房讨论策略，前排左1叶礼鸣 左2刘志鑫 左3罗忠文，后排左1曾逸飞 左2黄鹏（志愿者）
2022年12月份：赛后反思、总结经验
为了备战这次比赛，全体参赛队员白天努力学习专业课程并进行实践，晚上则加班加点、熬夜备战。虽然此次CUG机器人代表队取得了出色的成绩，但指导老师和同学们并没有骄傲。在比赛结束后，杨老师对整个比赛进行了总结，并与团队成员一起分析了他们算法的优势、不足，以及未来可以继续改进的方向。他们一起期待着在下一届中国机器人比赛中再次取得辉煌的成绩。
参赛队员们也表示：尽管比赛过程中十分辛苦，但整个比赛过程对于他们的编程能力、算法能力以及实验动手能力都有着显著的提高。同时，我们也对比赛中发现的一些策略上的问题，加以记录。希望在大赛结束后可以进一步改进，希望对下一届的学弟学妹们有所帮助。
参赛感悟
蔄宇飞：中国机器人大赛是我国规模最大、影响力最强、学术水平最高的机器人技术盛会之一。通过参加这项赛事，我们走出了校门，不仅夺得了一项冠军和亚军，也意识到了自身实力的不足以及外校同学的许多优点。作为一位软件工程专业的学生，我深知将现有算法工程化的重要性。在FIRA仿真平台上，我们可以将平时学习的数理方法和机器学习算法应用于实践，将所学知识化为实用技能。这次比赛进一步巩固了我所学的知识，并加强了我的动手能力。同时，我也明白了一个道理，即idea源于experiment。只有通过大量实验，发现问题并进行反思，才能提出相应的解决方法，提高算法的性能。这次比赛为我今后的学习和科研提供了更多的指导。总的来说，这次比赛将理论与实践相结合，巩固了我们的理论基础，增强了我们的实践能力。我希望能有更多机会参与这类比赛，继续将所学应用于实践，并不断提升自己的技能。
刘志鑫：通过这次机器人大赛，我学到了很多宝贵的经验。首先，从代码的角度来看，本次机器人仿真组比赛是在现有的代码框架下进行的。因此，我们首先需要在指导书的帮助下仔细阅读代码，做好充分的准备工作。在杨老师的指导下，我们很快地了解了代码的框架和基本接口的用法，为后续的工作做好了准备。其次，在指导老师的安排下，我们每周根据自己的想法编写指定模块的代码，并将其提交给老师进行审核和指导。在编写算法的过程中，我们尝试了不同的策略安排，并参考了已有的经验模板。通过大量的实验测试，我们探索出了适合我们团队的一套算法方案。同时，在实现的过程中，由于无法直接进行调试，我们只能每次完成编写后运行代码，才能观察到实际的效果。因此，这个过程对我们的耐心和毅力提出了很高的要求。我们需要不断进行实验测试，才能获得更好的效果。最后，我要特别感谢杨老师的指导和其他队友的支持。大家齐心协力，最终取得了一个理想的成绩。
叶礼鸣：参加FIRA机器人大赛将成为我人生道路中难以忘怀的一段经历。在备赛过程中，我们的团队面对了各种挑战和困难。然而，这些困难也为我们提供了成长和学习的机会。它们深化了我们对理论知识的理解，例如PID控制、微积分和三角函数等等。我坚信，这次比赛所积累的经验和知识将在我未来的学习和职业发展中发挥重要作用，激励着我不断向前。
曾逸飞：我非常荣幸能够参加这次比赛，结识了这么多优秀的同学。在这个过程中，我深刻地体会到了团队合作的重要性。刚进校时，我一直对参加各种比赛的同学心生羡慕，认为他们都是那种与众不同的天才。然而，当我真正加入这个团队后，我发现这些同学之所以出类拔萃，不仅仅是因为他们拥有天赋，更因为他们的勤奋努力以及在面临问题时坚持不放弃的精神。当我们真正与优秀的人接触时，会发现与他们一起，我们自己也会被那种渴望进步的精神所感染。在我们的算法开发期间，我们召开了许多会议，进行了多次实验和试错。虽然每位同学都为之付出了辛勤的汗水，但经历了这一切后，我们的收获是巨大的。要感谢杨老师和罗老师指导，感谢队友们的帮助和鼓励，你们是我遇到困难时坚持下去的不竭动力。
三、师说心语
杨林权老师：团队比赛最重要的就是团队凝聚力与合作能力，在备赛过程中，同学们密切合作，互相协调、分工合作，每个人的技能和才能得以发挥，通过与队友们一起解决问题和克服困难，大家学会了相互依赖和信任。同时，参与比赛还培养了同学们解决问题的能力和创造性的思维方式，比赛中常常会遇到突发问题和挑战，同学们需要冷静分析和不断尝试。这些和学校学习中完全不同的体验，激发了他们无穷的潜力。
刘袁缘老师：作为团队指导教师，我是第三年指导机器人比赛先进视觉赛项目了，看着同学们一年一年成长，团队一年一年变强大，感悟颇深。我很荣幸加入中国地质大学机器人团队，我的研究方向是计算机视觉与模式识别，这正是中国机器人大赛先进视觉赛项的比赛内容。我很开心将我的知识与经验传授给同学们，让他们少走弯路。比赛不可能是一帆风顺的，我们团队也经历了很多，三年前我们从无到有，从国二到国一，是同学们的不懈努力的结果。每一年在准备比赛的时候他们真的很辛苦，通宵达旦调试和测试程序，找合适的实验场地，这些都是常态。
罗忠文老师：在比赛过程中也让同学们体验到了竞争的激烈和压力。在同其他名校队伍同台竞技的过程中，我们也在不断学习、成长和进步，不断地思考我们下一步的方向。这种竞争环境让学生们学会了在压力下工作，增强了应对挑战的能力，更培养了学生的坚持不懈的品质。
总的来说，在指导机器人比赛的过程中，最开心的是看着同学们不断成长，虽然过程很艰辛，但是一分耕耘一分收获，他们的成绩没有辜负他们的努力。希望我们的机器人团队越走越远，越来越强！
通讯员：黄玙璇、刘柯君、朱佳睿、朱轩宇、金子潇、刘腾飞
审核：李国昌
校对：石剑峰
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