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公司 2013-9-07 03:35

来自学生的创意设计:机器人与 Kinect 沙画

每年微软在暑假举行的微软夏令营活动,都能集中展示不少学生的创意产品。这些产品中,有软件、硬件,有基于微软云平台的应用,也有基于 Kinect 的娱乐游戏,他们的产品虽然远谈不上商业化,但是学生的韧性与创意更加吸引人。

今年展示活动有十几个团队参加,其中不乏亮点项目,随着近年来软硬件结合的热潮兴起,我特意挑选了 2 个与硬件相关的团队进行采访。一个是来自西安交通大学的机器人社团,推出了自己制作的机器人;另一个是来自华南理工大学的 Kinect 沙画团队,是基于 Kinect 的手势来制作沙画。

亚太机器人项目

韩思阳是机器人社团的成员,社团从去年 9 月份开始研发机器人项目,一直到今年 6 月份,为的是参加在越南举行的亚太机器人大赛。这一国际比赛已经进行了 12 届,只有每个国家的冠军队伍才能晋级全球决赛。中国大学生团队曾四度夺冠,其中有一半是由西安交通大学获得。

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韩思阳团队做出来的机器人分 2 种,一个是手动,一个是自动,两个机器人合作,将一个物品放入指定的地点,速度快者获胜。为了做好这两个机器人,社团组建了一个 20 人左右的团队,除了上课,其余大部分时间泡在实验室,甚至每天需要 3 次打卡签到。由于资金紧凑,他们只能购买很多初级的材料,再自己加工组装。

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机器人是一个很复杂的系统,涉及到机械原理、电路、软件调试等多方面的专业,他们团队也各有分工,人员主要来自 3 个专业:自动化、电气、信息工程。韩思阳总结了这三类专业具体的分工:

  • 机械系统:学习数控铣床、车床,各种材料的加工,学习基本的动力原件、底盘、气缸,使用 AutoCAD 软件制图。自己买铝材,裁剪打孔。
  • 控制系统:搭配传感器,包括红外、激光雷达、陀螺仪,码盘、CCD 图像传感器、接触开关等。电路的设计原理、核心芯片的组装都是自己完成。
  • 程序:通过算法跑特定路径,伸缩手臂实现特定功能。优化使得机器人行动更稳定。一开始机器只能沿着线走,后来可以做到随便走。

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不同专业人员之间的磨合,分工搭配,本身也是一次团队协作的锻炼,这对于大学生来说是极其宝贵的社会实践。不过结局并不美满,由于在比赛中错误的估计了场地的摩擦参数,使得机器人在操控时无法得心应手,他们止步于国内的三等奖。

不过正是因为这个项目,让韩思阳获得在微软实习的机会,从而参加了本次夏令营活动能够。韩思阳也希望能持续改进机器人,比如加入更多无线的功能,从而变得轻量化、智能化。而且假如借助 Kinect,可以在反应速度、算法设计上做得更好。虽然是自动化专业,但韩思阳觉得未来的科技趋势是软硬不分的(软硬结合)。

Kinect 沙画项目

相比起韩思阳复杂的机器人,陈仕乾的 Kinect 沙画要简单不少。他介绍称这个软件只花了一个多月,总共 4 个人就完成了。别看它完成的快,但绝对是现场最火爆的项目之一,现场很多同学都跃跃欲试。

沙子

这 4 个人都是同班同学,且有 3 个人住同一寝室。利用 Kinect 做沙画的想法来自于陈仕乾参加广州的灯光节,现场有沙画表演,很多小孩伸手去抓。于是经过一阵想法的 PK 之后,赶在今年微软创新杯之际,他们做出了 Kinect 沙画项目。

陈仕乾的 Kinect 是找学校的微软俱乐部借的,而且一口气借了 2、3 台。他们按照微软规范的设计语言进行设计,但在技术上还是遇到不少问题。比如最难的地方在于沙子的表现上,如何呈现出逼真的效果?其次由于 1.6 版本的 Kinect SDK 无法识别手指,而沙画是需要手指识别的,所以需要改良这一点;第三则是画面实时性要求高,需要专门的算法。

最后,他们解决的办法是:1、加入引擎例子系统;2、集思广益改进算法;3、找专门的人才来解决。

教程

另外,他们还找了二十几个同学来使用,提出改进意见,其中包括体验优化上,以及视觉效果上。

不过和机器人社团的命运一样,他们也没能突出重围,获得了地区赛的三等奖,无缘北京的决赛。不过后来他们又参加了微软在南京的极客行动,并获得了一等奖,随后受邀参加微软夏令营。

陈仕乾称现在依旧在优化这款产品,正在考虑是否使用最新的 1.7 版本的 SDK,新版本支持手指识别可以改进使用精度。另外,趁着这次微软夏令营的机会,他在技术上获得了更多大牛的支持。

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