功夫到家！从忽雷太极到格斗机器人

文/魏晋(哈尔滨工业大学)

我是太极故里忽雷太极六代传人，自幼习练忽雷太极拳，练得身手软如棉硬如铁，曾获得河南省武术锦标赛青年组第一名。

2014年，我考入哈尔滨工业大学，遵循的是“规格严格，功夫到家”的校训。2019年，在“深海巨鲨Ⅱ”世界格斗机器人大赛上，我和队友们打出了哈工大人的功夫，摘得桂冠。

功夫不是蛮力

我的本科专业是机械设计制造及自动化。2014年大一刚入学两个月，学校通知我和一些同学组建几个小组，自学建模软件，准备参加全国大学生机械产品数字化设计大赛。这个比赛要求设计一款爬壁机器人，能够远程控制自动真空吸附墙壁，完成检测、清洗等多种任务。这种机器人可以代替在高楼上清洗玻璃的“蜘蛛人”。

赛前我们这些大一学生，从未接触过任何数字化软件设计，也没有任何设计机器人经验，面对的竞争对手，却是其它学校大三大四的学长。我们小组是一群很倔的人，在备赛的4个月里，我和队友几乎付出了学习之余所有时间。在主楼的教室里熬夜睡凳子的次数，比回寝室的次数都多。经过大量练习，全体队员都熟练掌握基本的数字建模软件，按照不同分工预习完了数百学时的机械原理、材料力学、机械制造等高年级课程，保证了整个团队知识体系框架的完整。最后我们夺得了全国一等奖。

这次经历让我一度飘飘然，认为学习上只要有股蛮劲，没有干不成的事。很快，我们又参加了大学生机械专业领域最权威赛事——全国机械创新大赛。我们设计的是带载爬楼车，这是一款能兼顾平地运动速度与越障性能的智能自动运载车。设计中，我们独创了很多越障技术，觉得在理论设计和参数计算等方面都无懈可击。可正式投入制作后才发现，完成整个项目需要设计、制造、调试等多方面的能力结合起来才行，以现有条件和能力根本无法加工出来。整体设计的极端理想化反映出我们基础知识不扎实、动手实践经验不够。

眼高手低的教训很大，此时我们已用掉了数万元的经费和5个多月时间。

真功夫，从基础打磨

在整个团队都因碰壁士气低落时，我们迎来了所有工科生共同的课程——金工实习。

在炎热的夏天，剃掉齐眉的刘海，在机床轰鸣声中，我小心翼翼加工着一个个工件。从粗陋的胚料，逐渐成为被需要的型号，要经历铣、磨、车、抛等多道工艺，每一道工艺的精度都会决定最后成品的质量。

制作“功夫锤”是学校训练学生动手能力的必修课：每一位学生都要把一根圆柱体金属棒，做成一把精美的功夫锤。我发现每一个细节都需要很多工艺，每个工艺中都要紧盯那些小到几微米的公差，不然一个已经完成上百步工艺即将成型的工件随时都会成为废料。简单的一个小锤子，打磨的是对项目基础工艺的深刻理解。

实习结束后，我们下决心推翻以前的设计，从头再来：大到原理方案的重新设计和机构原理的验证，小到数百个连接件逐个的计算、强度校核、装配仿真，还有对所有加工件逐个进行工艺优化、重量测算等。没日没夜地干，饿了就冲个泡面，困了打个地铺，3个月后，一款兼顾速度与稳定性、具有良好越障性能的爬楼车诞生了！全国一等奖！

决战巅峰，使出真功夫！

2017年，我们首次参加“深海巨鲨Ⅱ”世界机器人格斗大赛。这个赛事起源于1990年代，它对抗性强、赛制“残酷”、设计自由，是最有竞技性的机器人赛事之一，种类各异的机器人像签下生死状的拳击手，在擂台上进行生死博弈。

国外多数战队已经有了20多年的造机和参赛经验，第一次参赛时，还是小白的我们吃了很多亏。比赛准备过程中，为了机器人的攻击力最强，我们选了一个体积小功率大的电机，但是驱动硬件匹配不好，结果机器人在赛前一周的测试中，硬件过载而起火了。当时火焰蹿起1米多高，机器人身上的火有多大，我们心底就有多凉。

接下来的一周，我们全队每天24小时在实验室里轮班修改方案，直至参赛当天才完成。第一次参赛，让机器人能站在台上，我们就已经耗尽力气。但“努力”就一定能收获胜利吗？擂台是最公正的法官，不管你付出几多，唯有实力才是判决标准。最终我们进入到16强。

赛场如战场，战场无第二；功夫不到家，淘汰送回家。

有了这次经历，我们知道，要对抗这些有着几十年设计经验和实战经验的强大国外对手，不能只依靠参加更多比赛来强行提升经验，我们需要把这个追赶过程作为一个工程问题，引用相应的技术来解决对应难题。于是我们从底层的结构开始虚拟分析，然后运动仿真，最后通过实物试验，验证可靠性，这样完成了机器人快速定型与强度验证，实现了机器人超短周期迭代升级，让我们有了追赶和超越的可能。

2019年，我们又一次参加世界格斗机器人大赛，面对5支英美老牌战队，我们打出了哈工大人的功夫，靠台下的汗水，成功摘得桂冠！

TIPS：忽雷太极拳

由一代太极拳宗师、河南省温县陈新庄李景炎(1825～1898)所创。李景炎又名李盾、李对，因技艺精湛，臂力非凡，有“铁胳臂李对”的美誉。在其师陈清平所授太极拳基础上感悟烈马抖鬃之形，萌生创新之念，继之躬行不辍，晚年把一生保镖实战经验融合到拳架之中，集拳术、推手、散打于一体，创编了忽雷太极拳之雏形。后经嫡传弟子张国栋改进完善，终成一套风格迥异之新套路，名曰忽雷太极拳。忽雷者，温县地区方言，闪电响雷之意，也有人称忽雷架。忽雷太极拳特点：软如棉花，硬如铁，滑入冰流，粘如鰾，身手忽起忽落，忽柔忽刚，如闪电似迅雷，动作威劲精巧，周身抖擞如颤抖然，两脚蹉碾震促“嚓嚓”有声，促步磋脚，挂撩跪蹬，步伐灵巧奇异，腰如车轴脚似钻，两手如轮旋滚烦，一动一太极，寸寸皆阴阳。