编者按：在2018年的中国农业机器人大赛中，我校两支参赛团队在机电学院副教授王秀山、王振峰的指导带领下均获佳绩。其中，“智慧采摘”代表队荣获大赛特等奖，“创新机器人”代表队荣获大赛一等奖。特等奖团队“智慧采摘”将获资助参加2019年美国ASABE农业机器人大赛，即国际农业工程领域的顶级赛事。让我们走近他们，去了解荣誉背后的那些故事吧。
“双创”助力新农业 天工人巧日争新
———记机电工程学院2018中国农业机器人大赛获奖团队
!!由左至右分别为李风、张森、王占武(博士)、王秀山(老师)、姜琳涛、姜国强、许弈博、张合虎、梅超
精彩亦不易“我们来自河南农业大学。这是我们的机器人，它运用了‘机器视觉技术的高速运动误差补偿技术’……” “智慧采摘”代表队成员张合虎一边用精炼的语言向在场人员介绍车辆的运转机制，一边紧盯着机器人的作业情况。话音未落，一声“好”就回荡在场馆内，短短12秒，机器人的采摘作业完美结束，喝彩声和掌声经久不息。
10月27日，湖北武汉国际博览中心场馆内，一个2.4×2.4米的比赛场地被围得水泄不通，来自国内外18所高校40支参赛队的机器人们将在此展开一场速度与技术的PK战。这是一场机器人设计交流展，更是一场竞技型赛事，以综合速度和稳定性来考量团队作品的优秀程度。机器人要从出发区出发，采摘18颗成熟的果实后运回，期间，碰掉未成熟果实、未采摘成熟果实和掉落果实均扣分，取上午、下午比赛的最高成绩和采摘时间进行综合排名。
经过上午的比赛，我校“创新机器人”团队排名第二、“智慧采摘”团队排名第三，无形中给其他参赛队带来不小的压力。不少人猜想，特等奖获得团队会在河南农业大学、浙江大学和中国农业大学这三所院校中产生，所以下午全场关注的焦点都集中在了这三所院校的代表队身上。中农“毕多特机器人”代表队上场，全程用时12秒，是目前最好的成绩。现场一阵欢呼，似乎特等奖结果已尘埃落定。随后，我校“智慧采摘”团队出场，成绩满分且全程用时12秒，让赛事迎来了一个逆转。我校代表队和中农代表队打成平手！最终两个团队同时获得特等奖。
赛事结果喜人，但台上十几秒，台下数月功。从7月份收到赛事通知开始，王秀山和王振峰老师就着手组建队伍。整个暑假，团队成员都待在实验室里。他们对参赛规则和竞争对手进行缜密地分析后，结合我校团队特点，因势制宜，制定了详细的参赛方案。到了临近比赛的前两周，他们更是在实验室里日夜连轴转，累了就躺下来休息，不累就继续进行车辆调试，只为保证参数、程序和场地三者完美融合，将车辆调整到最佳的状态。就像姜琳涛所说：“制作框架过程耗时不长，但调试过程却非常漫长，需要一遍遍地实验，从车辆无数次跑的过程中去改变参数。实现一种功能很简单，但要做到完美就很难。”
10月26日是赛前调试时间，所有参赛队在赛事场地中的三个调试区排队等待调试，以验证机器的各项参数是否与比赛场地完美匹配。“智慧采摘”团队将车辆一遍遍地进行调试，与比赛场地环境进行磨合匹配，自始至终，团队成员心中的那根弦始终紧绷着。“啪”地一声，树上一颗果子掉在了地上，大家的心“咯噔”一沉。团队负责人姜琳涛和许弈博倍感压力，霎时就红了眼眶。指导老师王秀山要求“难过时间不能超过五分钟”，让他们将心情调整好后抓紧时间继续进行调试。为此，姜琳涛连午饭都没有顾上吃。通过几十次的调试，他们终于找到了问题参数：一个5到8毫秒的时间差导致了车辆与场地不匹配的突发事件。参数修改要从无数行代码中找到含有问题代码的那一行才能进行修改，工作量很大，困难程度可想而知，直到凌晨一点多他们才离开比赛场地，然而第二天五点就要起身去现场。也正是由于这种不懈努力的精神，才有了赛场上的精彩瞬间。求稳亦有新在这样一个集聚多所高校优秀团队的竞技性赛事中，创新和技术就是一个团队的核心竞争力。在整个设计中，“智慧采摘”在车辆自主行进过程中没有采用传统的红外技术和超声波技术，而是运用当前最先进人工智能和大数据处理技术：在车辆的上方架设一个高清摄像头，无论环境、路线有多复杂，系统都会根据目标情况和拍摄到的照片自动生成行车路线图；在利用图像寻找行车路线时，采用大数据处理，一秒钟采集48帧图像；即使在刹车系统上，也是运用图像进行刹车，当面辐达到预设的范围时，实现自动刹车；在图像处理上运用了其中的深度学习技术，让分割匹配精度上升到更精准的层次，这也是对车辆运作可靠度上的一大保障。而这些技术，现场其他参赛高校都没有使用。
技术对一个团队来说具有极大的 “杀伤力”，但实现技术突破却需要大量的精力、时间和心血。“智慧采摘”团队车辆设计中遇到的一大难关，就是车辆收集机构的设计：一是在满足长宽不超过30厘米、高度不超过10厘米的要求下，设计出一个两半结构，既能无缝隙地卡住树干，球掉下去又不遮挡；二是考虑材料的弹性，收集装置的容量，让球收集后不弹出来，且能容纳18个小球。从最开始用三合板纸板，到铝合金，再到用工程塑料制作模型，到最后采用整体的3D打印制作模型，收集机构每一个参数都是经团队成员严格计算、严格试验得到的。先计算，然后进行试验，有问题再修改，反反复复，大量实践。“前期这个问题我们一度认为没有解决方案，但后来还是花费大量时间解决了。比赛现场的其他参赛团队都没有解决这个问题，有的甚至用塑料袋折一个收集装置，但我们是用3D打印直接开合，非常精确。”时隔月余，提及比赛，王秀山的自豪之情仍溢于言表。也许在外行看来那只是一个很简单的机构，但这却是一个团队攻坚克难的成果。
作品的成功同样也离不开科学的战略布局和理性的形势判断。我校连续两年参加此项赛事，赛前都会结合赛事主题分析赛事形势。2017年的比赛对作品编程的逻辑性要求很高，我校团队在软件程序的开发上进行多项优化；2018年的比赛对车辆的结构设计要求很高，我校在车辆稳定性可靠度上进行多次试验。在作品设计过程中，相较于别的高校一辆车三万元的资金标准，我们的一辆车的成本也才几千元。但我校团队通过叠加多项技术，采用软件优化来弥补硬件上的不足。在速度设定上，“智慧采摘”团队的车辆在实验室调试阶段用的最短时间是10秒，比赛当天很保守地把时间压在了最有把握的12秒。
在10月26日的调试阶段，“智慧采摘”团队拿出所设计的车辆时，很多学校的团队都摇头说“你们的车辆很精致，但就是太小了”，直接从外观上就进行了质疑与否定。但是当车辆在赛场上真正进行采摘作业时，所有人的态度都产生了180度的大转变———车辆虽小但运作起来跑得非常溜。“智慧采摘”团队用实力获得了在场专家和其他参赛团队的认可点赞。今天即未来九层之台，始于垒土；千里之行，始于足下。知识都是在学习的过程中不断更新储备的。“智慧采摘”团队中的姜琳涛和许弈博都是机电工程学院电子信息工程专业大三的学生，他们从大一第二学期就通过筛选进入了学院实验室，参与项目的研究。两年的理论知识储备和一年的实践训练让他们有了更雄厚的实力。技术来源于课程，课程辅助于设计，在这次作品设计中，他们运用到的大部分知识都源于平时的学习。车体设计、结构设计全为自主设计，全部程序也都是自主开发，这是对学生基础知识的检阅，也是对学生综合能力的考验。
为了引导学生，提高学生的动手创新能力，机电工程学院不仅为实验室课题项目提供经费支持，还综合学生的兴趣和就业意愿挑选优秀本科生进实验室参与科研项目。学院也一直引导鼓励学生参加与农业工程学科相关的科技创新竞赛，并设立了“拔尖人才”创新项目。通过参赛实战，同学们能了解到国内外高校学生如何学习专业知识和应用高新技术，在竞争和对比中拓展视野，见贤思齐，定位高远。其次，学生在日后的研究学习中，因有丰富的经验、过硬的专业技能，更有望在人工智能的浪潮中大显身手。
深化高校创新创业教育改革要以提高人才培养质量为核心，以创新人才培养机制为重点。对于人才培养，王秀山老师也提出：“现在国家提倡人才培养质量的提高，在课时量不能增多的前提下，教学的质量必须提高，那就需要在教学中采用理论和实际结合的方法，而参加专业竞赛，就是一种让学生知识系统化的途径。”
“本科生对待理论要全面发展，研究生则要术业有专攻。学生在研究专业之余还应涉猎更多的相关学科，这样才能够拓宽思路，开阔视野，在创新之路上走得更远。”针对学生在未来学科上的发展，机电工程学院党委副书记刘海涛提出了中肯的建议。当下，农业向自动化、智能化方向的发展将推动农业生产方式的大变革。“机器人+”农业模式发展任重道远，高校高新技术研发力量在这个过程中起到重要的推进作用。
比赛已经落幕，但是这个团队却一直在路上。学院老师已经准备为这次比赛用到的实验室自主研发技术成果申请专利。特等奖获得者“智慧采摘”团队也在蓄力为2019年美国ASABE农业机器人大赛做准备。指导老师就这次大赛专门召开主题为“今天即未来”的报告会，组织两个队伍分享他们的参赛心得，让他们在思想和理论创新上继续保持引领作用。这是分享，更是敦促激励。只有抓住今天，才能赢取未来，只有努力去做，才能站上更大的舞台。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”从这一支支上进执着有韧劲的团队身上，我们看到了智能化农业模式的灿烂明天。在可期的未来，中原大地的千里沃野上，物联网、云计算、大数据、互联网等信息技术的运用将一改农民“靠天吃饭”的高风险和农业生产散、乱、小的状态，集约化、精准化、智能化、数字化的新型农业生产模式正在慢慢向我们走来。（图片由许弈博提供）