零、引言
提起機器人對抗,不知道各位會想起些什麼作品呢?比如日本的EVA(新世紀福音戰士)和高達系列作品。而有的小夥伴會想到前重生工作室大名鼎鼎的《泰坦隕落》系列。抑或是早年間的科幻電影
而現實中的機器人對抗會是什麼樣的呢?或許有的玩家看過前幾年美國和日本之間的機甲對抗賽GiantRobot,雖然不像遊戲和電影中那麼炫酷,但還是讓觀眾屬實過了把眼癮。
而國內有沒有這樣的機器人對抗賽呢?當然是有的,那便是由共青團中央、深圳市政府等主辦,大疆科技發起並承辦的RoboMaster機甲大師賽。
一、什麼是RoboMaster?
RoboMaster機甲大師賽,簡稱RM,是一項射擊對抗類機器人競賽。相比於以前較為單一的機器人競賽模式,RM的競技性和難度係數基本上都是較高的。近些年來,這項賽事逐漸出海,也吸引了眾多海外高校的參與。
比賽的模式參考了類DOTA遊戲的地圖和目標,參賽雙方在一張對稱的地圖上面(可以參考DOTA),操作機器人進行射擊對抗,目標是通過對敵方進行擊殺得分或者摧毀敵方基地以贏得比賽。
其中,機器人分為英雄、步兵、工程、無人機和哨兵等,操作手則是通過電腦對機器人進行控制,採用第一人稱視角(類似於FPS遊戲的界面)。
RM和傳統電子遊戲最大的不同是,這是一項跨越了軟件與硬件,還有研發與操作的競賽——比賽的機器人均為參賽隊伍自行設計,在規則之內任意進行自定義改裝,通常需要多個學院的學生協作完成,因而對高校參賽隊伍的創新能力提出了很大的挑戰。
二、RM的競賽規則
RoboMaster的規則每年都在變化,經常會有新要素的加入,而我在學校機器人研發中心工作的時間在2019年左右,因而規則介紹會以那時候的版本為主,對比賽感興趣的讀者不妨看看近兩年的比賽或者下載最新的規則手冊閱讀。
1.競賽目標
競賽的主要目標是——通過計算機遠程操作場地內的機器人隊伍,通過擊殺對手或者摧毀對方基地以獲得勝利。
2.參賽機器人
在技術規範的約束之下,參賽機器人均由參賽隊伍自行設計組裝完成。
其中,約束條件包括底盤動力輸出功率、尺寸、槍管射速等,具體請參考數據手冊。
1)步兵
步兵是基本機器人單位,擁有較少的血量,只能發射普通彈丸,可以類比為輕型坦克。步兵單位在死亡後可以在補血點復活。
2)英雄
英雄單位每隊僅有一臺,相比步兵體型更大,血量更厚,攻速更快,且可以攜帶高傷害的大彈丸,可以當作是重型坦克,英雄單位在死亡後可以在補血點復活
除了手動射擊模式之外,步兵和英雄都可以配備“自瞄外掛”,自動鎖定敵方裝甲板。
3)工程
工程車是後勤單位,可以爬上資源島獲取彈藥,也能拖拽單位進入工程站進行維修。而工程單位也擁有較高的血量,且可以自動恢復生命值,但無法進行攻擊,死亡後可以原地復活。
4)哨兵
哨兵類似於DOTA中的“防禦塔”,目的是保護基地,可以攜帶有限數量的彈丸進行射擊(不可補充)。當哨兵被擊毀之後,基地的護盾自動解除。
5)無人機
無人機又稱空中機器人,可以在比賽開始後一段時間升空,攜帶一定數量的彈丸對敵方地面單位進行掃射。攜帶彈丸的數量隨待機時間增加而增加,而空中單位不可被地面單位所攻擊。
後面幾年又增加了新單位,由於我不太熟悉就不介紹了。
3.地圖介紹
比賽的場景借鑑了DOTA的地圖,但增加了很多中立場景,可以獲得不同的BUFF。
資源島——存放著彈藥箱,在工程單位可以從中拾取彈藥為隊友提供補給
能量機關——能量機關在場地中央,可以通過彈丸射擊激活,激活後可獲得攻擊和防禦加成
補給區——在這一區域,雙方步兵和英雄可以自行獲得彈丸補給,並恢復生命值
橋頭、關口、碉堡——佔領這些區域,可以取得場地加成,提高攻擊和防禦,或者延長槍口過熱時間等。
哨兵軌道——哨兵只能在軌道上滑動進行防禦
飛行區——無人機只能在該區域進行活動,對敵方單位進行攻擊
4.裁判機制
1)傷害機制
無論是地面還是天空單位,對敵方地面單位造成傷害的方式均為使用彈丸擊中裝甲板。而對基地造成傷害必須擊中其核心區,在哨兵未被擊殺的情況下,基地是被護盾板擋住大部分區域的。其中虛擬護盾可以通過攻擊進行臨時解除。
在護盾未被擊穿的情況下,可以通過對頂部進行“吊射”的方式攻擊。
如圖為基地
2)經驗和升級機制
隨著時間的推移,步兵和英雄單位可以持續獲得經驗值增長,在升級之後獲得屬性提升,在死亡過程中無法獲得經驗值。對敵方單位進行擊殺的時候,可以獲得經驗值。其中,“第一滴血”擊殺有額外獎勵。
3)過熱扣血機制
槍管有冷卻值限制,超過一定過熱範圍會做出扣血懲罰。
如圖為操作端界面(沒有連接機器人)
4)底盤功率限制
規則對於機器人的動力做出了一定限制,步兵和英雄單位如果功率超限,會按百分比扣除血量,而哨兵功率超限則會做出底盤斷電判罰。
5)復活和回血機制
當地面單位到達補血點後,可以逐漸回覆生命值。單位陣亡之後,除工程單位可以原地冷卻復活外,其他單位必須在復活點復活。
三、RoboMaster的挑戰和難點在哪?
因為賽事的特殊性,RoboMaster在團隊、經費和場地等方面對參賽院校都是不小的挑戰。
在團隊方面,RM的參賽機器人通常需要多個學院的同學協同研發,包括機械、算法、電控等分組,還需要招募熟練的操作手。此外,還需要一個完整的保障團隊提供實驗室研發的管理工作,在比賽期間做好後勤工作。
我們學校的機器人研發中心有這樣一條標語:“今日不出圖,明日賽場哭”
對於研發組的同學來說,實驗室就是自己的家,吃睡都在實驗室,通宵加班都是日常,除了上課時間,同學基本上都見不到他們。為了取得更好的比賽成績,實驗室的大家吃再多苦都值得。
在經費方面,由於RM的參賽機器人全部都是自行設計完成,而且需要追求最佳性能,因而在物料方面有不小的開銷——比如定製加工的車輛骨架、高性能嵌入式CPU、穩定的電源管理電路、高清的圖傳設備和高速圖像識別模塊。
說起我所在學校機器人研發中心,從一年預算只有幾萬,到現在每年預算幾十萬,經歷了一個非常辛酸的過程,這都是我們的前輩用自己的成績證明自己,用自己的汗水換來的。
而場地方面,不僅需要大量的位置用於軟硬件開發,還需要一個完備的配件和工具庫。而要求最為特殊的,莫過於對比賽場地的復刻,一個儘可能接近比賽場景的練習場地對於機器人測試和操作的練習是非常有必要的。
我所在學校的機器人研發中心佔地大約300㎡,其中有一半以上的區域是練習場地。
四、一支RoboMaster團隊是如何組成的?
一支RM團隊是非常龐大的,那麼具體有些什麼組成分工呢?就以我所述學校的機器人研發中心為例吧。
我所在學校的RoboMaster團隊每年的全國賽成績基本上是在十六強左右,而在南部賽區通常是四強的成績。
1.研發組
研發組是RM團隊的核心,比賽的成績很大程度上依賴於機器人研發的水平。研發組下設機械、電控、算法三個組,其成員來自學校的各個學院。
1)機械組
負責機器人總體機械結構和動力的設計,成員通常來自於機電、機械等專業。機械組最常見的工作就是利用計算機軟件進行建模,仿真模擬並優化機械結構。好的結構設計可以為機載儀器提供更多的空間和重量冗餘,同時還能提高機動性。
2)電控組
顧名思義,電控組負責機器人的電路設計和連接,包括電源、圖傳、發射機構等功能的連接和控制,需要成員對軟硬件的控制都較為熟練。電控組的成員通常來自於儀器、自動化、電子信息和通信工程等專業,都是電子設計的高手。
曾經我就是在電控組擔任過一段時間的練習生,不過因為我的水平有限,因而通常都是做識別和接線工作稍微多一些,論控制方面,跟組裡大佬比不了。
3)算法組
算法組主要對機器人的軟件代碼算法進行調試優化,比如自動瞄準的圖像識別,大多數成員都是來自計算機類專業。好的算法在全國賽階段尤為重要,例如和我們同屬華南賽區的華南理工大學,自瞄算法就非常厲害,讓我們的老師都讚不絕口。
2.操作手
操作手是賽事中直接參與比賽的隊員,再好的設計也需要優秀的操作手才能發揮出威力。往往,操作手都是遊戲愛好者,特別是CS玩家和坦克世界玩家,不僅需要駕駛車輛,還需要打得準。
賽場沙盤
操作手的訓練往往分為三部分——
其一,避障和駕駛訓練。在實時圖傳的第一人稱情況下,操作手要熟練地操控車輛行動並躲避障礙,這是基本功。
其二,射擊訓練。和CS類似,機器人的操作需要槍法和身法的結合,在準確命中敵方單位的同時,還要通過各種走位規避傷害。在合適的時候開啟“小陀螺”轉起來也是特殊的技巧。
其三,戰術研討。操作手在練習之餘,經常需要商量戰術對策,靈活多變的戰術,讓RM賽事擁有無限可能。
其實我也在操作組練習過一段時間,對操作有一定的瞭解,只不過後來在新生選拔中成績不算高未能入選正式隊員。
3.運營組
作為選手和研發組的堅實後盾,運營組統籌著整個團隊的運營工作,日常事務、經費管理、拉贊助、外部宣傳等都是其工作。而比賽期間,為選手和研發團隊提供後勤保障能夠幫助其更好的發揮出實力。能夠取得優秀的成績,運營組功不可沒。
五、從RoboMaster賽事中,可以收穫什麼?
相比於傳統的電子競技而言,RM這項賽事參與感是極高的,和一群志同道合的夥伴共同協作,從參賽機器人的設計到比賽過程,都是團隊自主完成,整個實驗室的凝聚力是非常強的。並且,在賽事中代表學校出戰,能被全國各地的觀眾關注,是非常讓人激動的。
因為我在研發組待得稍微多一點,所以我就重點說說在研發組的感受吧。
在研發的過程中,我也遇到過很多困難,也感受到了自己的水平有所不足,看到了和其他優秀同學的差距。但是,在中心這個大環境之中,大家的學習熱情是非常高漲的,為了完成任務,可以廢寢忘食地學習、調試,最終看到成果,學到了很多只有在工作之後才能學到的東西,這是非常讓我珍視的。
在RM這項賽事中,不論大學綜合水平究竟如何,決定成績的,很大一部分是努力程度。在早早出局的隊伍中,不乏985、211高校,而殺入最後全國賽的,有很多獨立學院。只要努力,就能和強校同臺競技,甚至超過它們,這也是RM非常吸引人的一點。
研發組的同學,在這個過程中積累了不少技術經驗,也曾斬獲不少其他獎項,比如全國大學生電子設計大賽、藍橋杯、大創等。其中不少在本科畢業後就進入了大廠工作,包括大疆、華為、邁瑞醫療等。相信這段經歷,將會對他們的人生產生更加深遠的影響。
六、END
對各位剛入學的新生來說,如果你所在的院校有RoboMaster參賽隊伍,而你對此非常感興趣的話,且不甘於只是平凡地度過這四年,不妨試試加入其中吧。相信這項賽事,會為你的大學生活寫下濃墨重彩的一筆。