“深海巨鯊”：鐵甲“格斗士”

魏晉

格斗機器人的比賽很酷，雙方都全力要擊毀對方。

世界機器人大賽已有30多年歷史。3年前，我們哈爾濱工業(yè)大學“深海巨鯊”機器人團隊首次參賽時，發(fā)現(xiàn)國內參賽隊多是缺少經驗的鐵甲愛好者，而國外多數(shù)戰(zhàn)隊已有20多年的造機和參賽經驗，其中實力強勁的老牌戰(zhàn)隊一直占據(jù)大部分冠軍席位。

功夫練到家

首次參賽，摸著石頭過河。為了格斗機器人的攻擊力最強，“深海巨鯊”選了一個比能量（體積小能量大）非常高的無刷電機。但硬件匹配測試經驗不足，“深海巨鯊”在賽前最后一周的測試中，硬件全部過載燒毀，火焰躥起1米多高，所有人四下逃竄，火有多大，我們心有多涼。

本來抱著忙了半年終于可以休息一下的心態(tài)徹底崩潰，像是西西弗斯眼看自己剛推到山頂?shù)氖^又滾落山下。滅火后我們掃了整整一晚上的干粉滅火劑，也商量了一整晚：這么短的時間怎么做planB。

離比賽僅剩一周，我們全隊每天24小時在實驗室里輪班修改方案，在比賽deadline的前一天終于完成時，所有團隊成員都已連續(xù)40個小時沒睡。

擂臺是最公正的法官，不管你過程中有千分努力、萬滴血淚，唯有實力才是評判標準。賽場上，在看到獲勝希望的最后14秒，我們機器人被英國老牌戰(zhàn)隊的彈射機器人彈出賽場淘汰，最終只拿到16強。賽場如戰(zhàn)場，戰(zhàn)場無第二;工夫不到家，淘汰送回家。

第一次參賽失利后，我們做了完整的復盤，將現(xiàn)場所有的機器人都進行了全方位的分析，留下上百頁的技術總結，采取多項技術優(yōu)化措施。

機器結構上，我們用FEA對機器進行分析，實現(xiàn)了重量削弱41.5%，機身強度保留93.7%。自動卸荷裝置上，配合自主研發(fā)的大功率電機驅動系統(tǒng)，可承受1600A的電流沖擊，使武器快速蓄能達55KJ，相當于將120斤的物體擊飛到90m的高空。護甲防御上，借鑒了英國二戰(zhàn)時，挑戰(zhàn)者二型主戰(zhàn)坦克的喬巴姆式復合裝甲設計，能夠實現(xiàn)最大程度的防護。

運動系統(tǒng)是格斗機器人的命脈，一個防御力再高、攻擊力再強的機器，運動系統(tǒng)出了問題就只能在場上趴窩，成為任人宰割的羔羊。在研究了上百場比賽視頻后，我們得出結論：雙輪行駛系統(tǒng)結構簡單，轉向靈活，便于配合雙面行駛（打翻也能行駛）。但賽場上需要緊急后退，就會出現(xiàn)嚴重的打滑偏移，造成致命失誤。相比而言，四輪的優(yōu)勢就是運動穩(wěn)，只是結構更加復雜，又要占較大的重量，正面對抗驅動力不如雙輪。基于以上兩點，“深海巨鯊”的運動系統(tǒng)就設計成雙輪、四輪優(yōu)勢的結合。

比如內部兩個運動電機浮于機器背部，懸空連接在受力小的側梁上，通過橡膠墊支撐在機器受力主梁，使機身無論受到任何方向的沖擊，都很難對電機造成傷害。另外我們采用整機的重量調配，將80%的重量全部放在前輪上。相當于雙輪系統(tǒng)，在機器正面對抗的過程中，可以將推動力有效輸出。后面的兩個輪通過同步帶傳動過來，使整機采用四驅模式。雖然后部的重量分配非常小，但可以有效地保證整機在后退過程中，滿足直線運動要求。而且一旦后輪被攻擊失效，設計的軟連接會更易脫落，有如壁虎斷尾，不影響整機的運動流暢度。同時，一旦機身被對手打翻，后輪就會變?yōu)橹鲃虞?，利用武器擊打墻壁以翻身。這樣的創(chuàng)新設計也被評為全場最強運動系統(tǒng)。

由于設計采用鈦合金一體骨架機身方案，造價高昂，兜里的經費根本不夠再造一臺備用。這就意味著如果某一場比賽戰(zhàn)損嚴重到無法在12個小時內修復，即使獲勝，也無緣下一戰(zhàn)。

怎么辦？

我們在“深海巨鯊”整機加工前修改機架，增加了大量的模塊化設計結構，提高了機器人針對不同類型對手，能夠使用相應的武器和護甲模塊進行替換，最大程度地克制對方。這種大量模塊化設計雖然保證了機器人損壞所需維護成本可控，卻導致部分結構強度降低，大幅增加了賽前模塊替換與賽后維修的工作量。

把“錦鯉戰(zhàn)隊”打成飛魚，最快KO

時隔一年半的2019年，我們“深海巨鯊”再次來到世界重量級格斗機器人大賽舞臺，整個比賽要持續(xù)近一個月。在連續(xù)熬夜維修、檢測和調試的情況下，我們參賽隊長時間處于身體疲勞、精神緊張的不良狀態(tài)中。為了讓機器盡可能減少損耗，我們的戰(zhàn)略就是快速克敵，或利用強大靈活的運動系統(tǒng)在游擊戰(zhàn)中拖垮對手。

在大賽的開始階段，我們游擊戰(zhàn)術執(zhí)行得非常順利，除了機器人的前鏟和側護甲等模塊化快換護甲有輕微損壞外，維修任務輕到只剩下替換針對不同對手的裝甲武器和檢修電路穩(wěn)定性。在對決美國Battlebots16強“錦鯉戰(zhàn)隊”時，發(fā)現(xiàn)對方武器有多種類型，每次選用武器的方案也是秘而不宣，而我們僅靠網(wǎng)上調研對方機器人資料，幾乎不能與他們帶上場的武器模塊匹配，造成進入賽場時都還在忌憚對方的“秘密武器”。

入場、開賽后，雙方小心翼翼試探了10余秒。我們發(fā)現(xiàn)對方在尋找“深海巨鯊”側面，斷定錦鯉帶上場的是彈射武器。慶幸我們賽前換上的機器人反向行走支撐架，完全不怕被對方武器掀翻，便賣個破綻給出側面，在錦鯉攻擊的同時用正面進攻對方。本想試探一下對方機器人的強度，用50%功率的武器打擊在對方運動支架上，沒想到直接把“錦鯉”打成了飛魚，成為當時賽場上最快被KO的記錄。這一戰(zhàn)之后，引得國內戰(zhàn)隊和一些知名的國外戰(zhàn)隊，走馬燈似的跑到機器人維修區(qū)，看我們“深海巨鯊”各方面的創(chuàng)新細節(jié)。

“廢鐵”被撞

殘酷的團隊循環(huán)淘汰賽開始后，賽事突然開始變得膠著起來。這次比賽有個新規(guī)定：組隊進行團體2v2對抗賽，即2隊一組與另一組比賽。新賽制讓我們每場只有30min的快換裝甲時間，就需要去面對剛抽到的新對手，出現(xiàn)了大難題：眾多的模塊化結構在這么短時間內完成替換，就要像方程式賽車進站緊急搶修式維修一樣，把所有更換流程壓縮到最短，并同步更換。

屋漏偏逢連夜雨。在第二輪的抽簽對戰(zhàn)中，我們又遇到了國內超強的實力派對手，有著破壞力極強、武器攻擊力極高的機器人“廢鐵”，它有國內所有機器人中最大破壞力轉鼓武器，既能在旋轉中破壞對手，又能在旋轉中快速調整自身戰(zhàn)斗姿勢。

我們和“廢鐵”對抗前，都選擇了同類型攻擊性較弱的防御類舉升機器人“雷霆”和“推土機”作為“友軍”，攻守配合成了這第一個賽點的取勝關鍵。開局，我們雙方機器人都默契地利用友軍作為掩護，與對方拉開距離并把武器拉升到過載邊緣的極限速度，以求能抓住開局，咬住對方側后方，給出關鍵的致命一擊來快速結束戰(zhàn)斗，避免長時間的鏖戰(zhàn)來減少自己損傷。上場的4臺機器人在數(shù)百平方米的場地中互相迂回包抄尋找機會，直到雙方舉升類機器人都已默契地阻擋在對方后退的必經之路上時，一齊選擇正面向敵，并將運動速度與武器都推到了極限——一擊之后，破壞力雖沒讓雙方造成嚴重損壞，卻讓“廢鐵”在我們“深海巨鯊”的高速沖擊中被擊翻。翻身復位是“廢鐵”最拿手表演，只見轉鼓高速旋轉的陀螺效應，讓整個機器人側向立起，并借助慣性完成翻身;駕駛員熟練地利用機器人翻身瞬間，讓進攻方向變化實現(xiàn)出其不意地繞側完成擊飛動作。雖然我們和友軍提前研究了多種對付“廢鐵”這種戰(zhàn)術的方案，但在這轉瞬即逝的機會中也來不及溝通，只能快速預判落點來阻止“廢鐵”。友軍的舉升機器人快速到達“廢鐵”翻身后落地位置，并將“廢鐵”背了起來。我們“深海巨鯊”也順利地接過友軍助攻，從中背后直接擊中了試圖再次翻身落地的“廢鐵”尾部，“砰”一聲，將它擊飛了半個場地的距離。

“廢鐵”駕駛員知道機器人受損后時間越久，性能下降會越嚴重，便完全放棄了迂回躲避和保存機器人實力利于維修的戰(zhàn)術，讓“廢鐵”突然像只受傷而發(fā)狂的野獸，在場上追著所有敵方機器人任何能接觸到的位置連續(xù)擊打。而我們“深海巨鯊”嘗試使用第一次對抗的方案時卻出了問題：雖然再次正面對抗將“廢鐵”擊飛，卻并沒有擊翻。自身一個前鏟被打擊翹起，導致不能有效鏟起對方機器人進行打擊。

面對“廢鐵”的瘋狂進攻，“深海巨鯊”正面對抗已經難以再次取得優(yōu)勢，只能選擇繼續(xù)迂回的戰(zhàn)術，利用兩個防御性能好的舉升機器人作為障礙，在場上和“廢鐵”不斷拉開距離。但這種相持戰(zhàn)術也被“廢鐵”駕駛員憑借豐富的經驗找到了機會，在兩個舉升機器人互相角力停下時，繞過他們直奔“深海巨鯊”側邊。此時“深海巨鯊”攢足了力氣，把運動的起步加速度和運行速度都推到了極限，在對方預判必然會撞擊的軌跡上一騎絕塵躲開，讓加滿功率的“廢鐵”一頭撞向場地邊緣。武器性能已嚴重受損的“廢鐵”，仍然挾著怒火硬是將場地護欄上碗口粗的合金障礙上的尖刺一擊打飛。這驚人的破壞力讓我們嚇出一身虛汗。

錯失最后一次滿功率進攻機會的“廢鐵”，在場上不再有任何翻盤機會，被“深海巨鯊”和友軍“雷霆”兩面夾擊，終于完全失去了動力。這一戰(zhàn)使我們以雷霆萬鈞之勢挺進總決賽。

掀翻“戰(zhàn)神”，“貓王”打成“三腳貓”

總決賽拉開帷幕。賽制調整為5V5戰(zhàn)隊決賽“一戰(zhàn)到底”，任何機器人只要上場，無論對陣對方幾個機器人，都要打到不能動再下場，中途不能有任何充電、維修等操作。我們戰(zhàn)隊基本都是國產機器人，在之前打入決賽時，多數(shù)機器人已損傷嚴重。而對方機器人中有4個，都是近幾年表現(xiàn)強勁的英、美國老牌機器人強隊，尤其是本賽場常勝將軍“極速代碼”和上一屆鐵甲雄心冠軍“暗影獵手”，準備聯(lián)手拿下本次冠軍。無論是評委還是觀眾，幾乎是一邊倒看好這些紙面數(shù)據(jù)更強的國外戰(zhàn)隊。

“深海巨鯊”作為我們戰(zhàn)隊中本賽季出戰(zhàn)次數(shù)最多，對陣國外戰(zhàn)隊也在目前是全勝紀錄，必須扛起決賽先鋒重任，縱使不能勢如破竹一鼓作氣，也要挫其銳氣，把原本傾向對方的勝利天平，壓回我們這一方。

最后一次上場的“深海巨鯊”倒是像過新年的小孩，毫無負擔換上一身僅剩的全新備件，把之前盡可能保護得嚴嚴實實的鈦合金一體機身，大方展現(xiàn)給對手，配合換上了掀起對方效果最好的小浮動鏟子。

決戰(zhàn)場上，首個對戰(zhàn)的是英國鑿擊機器人“戰(zhàn)神”。由于“戰(zhàn)神”從頂部攻擊，在對抗中不需要運動具有大扭力推動對方，所以這臺機器人把運動的功率全堆在了提高運動速度上，雖然調研中已知對方運動速度驚人，卻沒想到“深海巨鯊”高達14kw的運動方案在設計上更側重扭力，滿速狀態(tài)竟然追不上對手。而對手更是復刻了我們之前賽場上高速擾襲戰(zhàn)術，打了就跑，不破壞對方只追求打擊得分，絕不給“深海巨鯊”一次咬上去的機會。每次“深海巨鯊”蓄力追擊都會被對方高速躲開或用機身前部超長的鏟子阻止靠近，每次自信滿滿的全力一擊都像打在棉花上。

發(fā)現(xiàn)對方這一戰(zhàn)術后，我們?yōu)榱朔乐惯^度耗電導致無法堅持到后續(xù)對戰(zhàn)，便及時降低了武器功率，只在對方試圖高速貼近打擊得分時，朝向對方小幅追擊尋找機會。直到對方一次躲避我方攻擊失誤蹭到場地邊緣減速時，“深海巨鯊”才抓住了機會，從后方一擊掀翻“戰(zhàn)神”鎖定勝局。

第二場的對手是來自美國退休教授制作的“貓王”機器人，與“深海巨鯊”的結構類似，在本賽季出站次數(shù)較少，使結構強度幾乎沒有任何磨損，更是自信滿滿開場就是一副“貓吃魚”的追擊姿態(tài)。而“深海巨鯊”也不是吃素的，在第一輪保守戰(zhàn)術中，讓機器人運動與武器電機仍能快速加到滿速，使對方正面撲空后，抓住“貓王”側面，滿速地咆哮著實施連續(xù)打擊，將對方從場地中間一路打到場邊。一側運動失靈的“貓王”成了“三腳貓”，一臉驚愕退出了賽場。

最后一口氣，“正常，繼續(xù)”

僅有一半電量的“深海巨鯊”，終于迎來了場上最難啃的骨頭“極速代碼”。這個被稱為破壞之王家伙，多次把對手打到電路起火。而我們模塊化設計也有針對性地設計了重達23公斤的前護甲，能阻止旋轉類武器起轉。但是場上規(guī)則限制下，只要走上賽場，哪怕一顆螺釘都不能更換，我們所帶最輕的浮動鏟重量不到5公斤，在“極速代碼”的破壞力前面無異于在場上直接頂著鈦合金機身“裸奔”，僅有3分鐘的中場休息下，我們速開戰(zhàn)術會議，估計了目前狀態(tài)獲勝概率渺茫，能夠給對方任何一次有效打擊，能接下對方任何一次打擊消耗電量，都是為大團隊的勝利多鋪上一塊墊腳石。就算是被打碎，就算“深海巨鯊”永遠都無法修復，也要從對方身上撕下一塊肉來。

抱著破釜沉舟的心態(tài)，我們陪著“深海巨鯊”走上了第三輪的守擂之路，雖然知道現(xiàn)在即使退出，隊友也依然有可能靠著機器人數(shù)量優(yōu)勢去沖擊冠軍。但我們也不得不承認，奪冠之前，面前還有兩座大山，那就是“極速代碼”和“暗影獵手”，如果不能搬走這兩座大神，任何一個都有以一敵三的實力，任何的疏忽都可能把我們整個團隊好不容易爭取的沖擊冠軍的機會葬送掉。

比賽開始，沒有任何猶豫，“深海巨鯊”武器與運動都在瞬間拉滿，對方武器起轉時間更長，這是本已經落下風的比賽中，唯一可以搶占先機的機會。我們也抓住了這次機會，在第一次就將對方擊飛，并連續(xù)趁勢追擊，不到十秒時間內連續(xù)三次擊飛對手，直到最后一擊將對手一側運動皮帶都打出來了。但對手在缺少一個運動輪子的情況下迅速找準了前進的方向，靠著最小的移動竟然連續(xù)避開了我們兩次進攻，并把武器蓄能拉到了最大轉動慣量。

“極速代碼”畢竟是老牌強隊，簡單的兩個操作，能從一側幾乎運動失效的劣勢中迅速掌握局面，又重新把賽場當成獵場，滿功率攻擊下少有機器能存活過兩分鐘。只見把武器滿轉速動能達到200KJ的“極速代碼”步步緊逼，帶著剛剛被打擊的損傷，甚至運動有一點蹣跚，卻怒氣沖沖穩(wěn)步堵死對手所有可能避開的方向。“深海巨鯊”剩下的電量恰好可以和對方迂回兩分鐘，但想打贏對方已經絕不可能了。

最后我們決定，只要“深海巨鯊”還有一口氣，就要和對方磕到底。這注定是“深海巨鯊”的最后一戰(zhàn)，它揮動著已然無力的武器，加滿速度沖向滿功率的“極速代碼”。如果我們是乘坐在“深海巨鯊”鐵甲內的駕駛員，心中應該有鄧世昌身影，“深海巨鯊”就是致遠艦，明知向前是覆滅，卻從未動搖。浮動鏟在第一擊碎成了幾乎看不到的碎片，接下來是側護甲被打壞，再往下就只剩下鈦合金骨架了。雖然只有5公斤的復合裝甲，卻讓“極速代碼”打到手軟，在這已經沒有前護甲的“深海巨鯊”身上，打不出一絲狩獵的感覺。“深海巨鯊”即使被擊飛大半個場地，還能加滿速度上前用自己的側架、尾護甲、鈦合金機架，輪番接下“極速代碼”的怒火。我們也在心中默數(shù)著被對方擊飛的次數(shù)，場上的溝通逐漸簡化成一句話：“正常，繼續(xù)！”

終于在第十六次，又是一次滿速的機身與滿功率武器的碰撞，比之前所有的總和還要響。“深海巨鯊”鈦合金骨架變形，卡住了一側運動的主動輪;“極速代碼”武器也開始異常減速，運動傳動損壞，武器報廢再無法起轉。

決賽的第三場，剩下4臺隊友對陣國際聯(lián)盟兩臺機器人和幾乎完全損壞的“極速代碼”，雖然上屆冠軍“暗影獵手”在場上打出了以一敵三的戰(zhàn)績，卻抵擋不住我們在數(shù)量上的絕對優(yōu)勢。這場復仇之戰(zhàn)終于讓我們斬獲總冠軍。