太原理工大学研究生，太原理工大学研究生院
日前，由中国学位与研究生教育协会、中国科协青少年科技中心主办，浙江大学承办的“申昊杯”第四届中国研究生机器人创新设计大赛全国总决赛在杭州落下帷幕，太原理工大学“苍狼”团队（指导教师：张金柱、王涛）获得一等奖、“同辉智能”团队（指导教师：寇子明）获得三等奖，学校同时获得优秀组织奖，这是山西高校首次在这项竞争激烈的赛事中获得一等奖，也是太原理工大学首次在除数学建模之外的中国研究生创新实践系列大赛中获得一等奖，实现了新的突破！
一、获奖团队及项目
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“可分体的多模态轮腿四足机器人”
项目介绍
“可分体的多模态轮腿四足机器人”采用了轮腿分离式的结构，将轮式和腿式机器人构型的优点进行融合，并结合了航天锥杆-锥孔式对接方式，提出了一种可分体的构型方案，并对其运动学、动力学、轮腿运动模态切换以及轮式自动驾驶行为进行研究。面向不同地形地貌，通过RGB相机收集数据信息，采用SLAM技术判断环境，进行轮腿运动模态转换；若结合反馈参数与虚拟力控生成的力矩值远超正常值，则判断某条支腿发生故障，将受损侧双腿收缩到目标位置，并下放轮毂代替受损支腿，转换为轮腿混合模态；若周围存在障碍物或工件，则同步下放前轮和后轮，并根据相机图像信息判断目标物体位置及数量，使躯体移动至目标位置，转换为双臂夹持模态。为提高利用率和工作效率，操纵员能够发送指令到机器人，机器人在轮腿同时触地的情况下可以进行自主分离。完成各自任务后，通过GPS模块发送位置信息到达会合地点，通过控制器及传感器的精准反馈控制完成前后躯体的对接组合。可分体的多模态轮腿四足机器人可替代矿井勘探人员进入未知危险环境进行高效勘探，并对作业场景危险因素进行预警从而预防事故的发生，对保障矿井人员的生命安全和减少经济损失具有重要意义。
团队名称：“苍狼”团队
参赛学生：曹建冬、卢萌、窦钰涵、郭奇宙、李森林
指导教师：张金柱、王涛
应用场景
仿真控制
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“综采工作面空采气体检测机器人”
项目介绍
气体检测机器人系统主要由气体检测机器人、行走管路、主机箱、调度中心等组成，机器人通过布置在煤矿采空区的特制的行走管道中稳定行走过程中，实现对采空区多种有毒有害气体的现场采集检测，然后机器人将采集到的信息通过近距离无线和矿井网络结合方式传输到地面的地面监控中心和控制中心，若发现气体超限，控制注氮机进行快速注氮，防止自燃发火。该项目创新点有两点：一、设计了新的综采面采空区气体检测工艺，运用气体检测机器人对气体实现现场采集，与传统束管检测技术相比，明显缩短气体采样和分析时间，提高了气体信息检测的准确性，同时很大程度上节约设备投入、工程费用和人员投入，大幅度降低煤炭生产气体监测的成本。二、基于圆管的气体检测机器人，该机器人的驱动装置分布于机身两端，共计6个轮组，沿管道内壁形成三点支撑的带压紧状态，使机器人不会出现打滑、倾覆等现象，保证了机器人安全稳定行走，不受采空区垮落碎石的影响，实现了采空区气体、温度信息的现场实时采集与信息及时传输。
团队名称：“同辉智能”团队
参赛学生：赵凡、孟庆灵、李珂、郭辰昊、彭艳伟
指导教师：寇子明 武熙（大同大学）
气体检测机器人
参赛故事
“苍狼”团队的同学是来自机械与运载工程学院和建筑学院的硕士研究生，“同辉智能”团队则由太原理工大学机械与运载工程学院的硕士研究生同学和山西大同大学煤炭工程学院的研究生同学联合组队。
这项赛事分为初赛和决赛两个阶段。两个团队从4月初收到比赛通知到6月中旬参加初赛，只有不足两个月的准备时间。
对于跨地区联合组队的“同辉智能”团队来说，疫情所带来的最大问题就是无法面对面商讨比赛事宜，他们只能以线上会议的形式开展沟通交流和分工协作。身处不同校区的“苍狼”团队成员也遇到了同样的问题，在这种情况下，曹建冬队长主动承担起了比赛的核心任务——可分体的多模态轮腿四足机器人的仿真控制，队员们则完成模型渲染、结构有限元分析、报告书相关内容撰写以及相关动画视频制作等工作。
团队讨论
在各自团队指导老师的线下、远程指导和队员们的共同努力下，两个团队顺利在初赛截止日期前提交了相关材料。
“同辉智能”团队的队长赵凡说：“正是有寇子明教授和武熙老师认真负责的指导，我们才能有幸进入总决赛，谢谢老师。”
教师指导
8月24日下午，“苍狼”团队成员来到位于杭州的赛场报到、布置现场，“同辉智能”团队则在线上紧锣密鼓地准备着决赛事宜。
场地布置
现场讲解
“决赛答辩汇报的时间有限，为了在有限的时间内把我们项目的亮点充分展现出来，团队成员放弃自己的假期，对ppt内容和解说词进行细致打磨，连续修改了5、6版。”“同辉智能”团队的队长赵凡同学和我们讲起了备赛的经历，“大家每个人都积极贡献自己的想法，通过激烈的讨论最终定下了展示方案。”
模拟答辩
25日，决赛正式开幕，面对评委的提问，两位队长沉着冷静地答辩应对，汇报各自项目的研究成果，“苍狼”团队的项目更是因可分体的创新性脱颖而出，被评委专家们选中参加次日的特等奖争夺赛，他们一扫几日的疲惫，怀着难以言表的喜悦与激动，在指导老师的远程陪同指导下，直到凌晨才完成特等奖争夺赛答辩ppt的修改。
参赛感悟
“这次比赛还参观了许多其他参赛队伍的作品展示海报，见识到了许多优秀的参赛项目，同时也意识到了自己的不足之处。”前往杭州参加决赛的“苍狼”团队成员在谈及比赛收获时说，这次比赛于他们而言不仅仅是一次挑战，更是一种机遇，能够借此机会与全国优秀的研究生进行技术交流。
说起印象最深刻的事情，赵凡表示，从开始组队到最后参赛获奖的整个过程，团队成员同心协力入围总决赛，在遇到问题时展现的勇气与担当都令人难忘。“很高兴能够与来自全国各地的优秀参赛队伍一起同台竞技，相互学习，共同成长，我们受益颇多！。”
最终通过赛前数月不分昼夜的努力与坚持，太原理工大学“苍狼”团队荣获一等奖，团队指导教师张金柱、王涛荣获优秀指导教师奖，“同辉智能”团队获得三等奖，学校荣获优秀组织奖。队员们纷纷表示能为学校争光使他们感到无比自豪！
赛事介绍
中国研究生机器人创新设计大赛作为中国研究生创新实践系列大赛主题赛事之一，坚持需求导向和创新引领，聚焦“制造强国”国家战略，服务于机器人产业生态体系建设，助力机器人领域高层次人才创新培养。大赛重点考核研究生对社会需求的洞察能力、创新性设计和关键技术实现等能力，引导青年学子不断向科学技术广度和深度进军。
本次大赛共有来自174所高校和科研院所的833支队伍参与报名并提交作品，201支队伍进入决赛，决出特等奖及一等奖总计17项，仅占提交作品的1.9%。本次大赛校内组织由研究生院、研究生工作部、创新创业学院牵头，机械与运载工程学院承办，经过前期广泛宣传、认真组织，经过资格审查、作品提交、作品评审等环节，最终2支队伍入围决赛并获奖，学校也取得了连续四届均获得全国奖项的好成绩。
结束语
近年来，学校高度重视研究生创新实践能力培养，着力构建以立德树人为根本，坚持服务国家战略需求，协同参赛、协同育人、以赛促教、以赛促改、以赛促创的应用实践型和发明创造型人才培养体系。学校在教育教学、组织管理、经费投入、政策支持、基地建设、师资引育等方面持续加大改革力度，引导研究生把科研成果写在祖国大地上，有效激发了广大师生参与技术创新、服务国家战略的使命感和责任感，成为大赛取得优异成绩的坚实基础和保障。
来源：太原理工大学
监制：田霞
编审：江虹
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