機械人打羽毛球好揪得

早前,港隊小將伍家朗在香港羽毛球公開賽爆冷淘汰「超級丹」,教港人喜出望外。另一邊廂,香港另類羽毛球精英亦在國際賽事亦有好表現。香港科技大學(Hong Kong University of Science and Technology,UST)的一群工程系學生,炮製了兩部羽毛球機械人,勝出全港大專生機械人大賽2015後,再於「亞太廣播聯盟機械人大賽2015」,擊敗17隊對手,一舉奪銀,使香港在相隔6年後,再次於該賽事揚威!

代表香港 出戰亞洲

從零開始製造一部機械人,需要結合機械工程、電子、電腦程式設計等知識,亦考驗不同範疇專才的合作性。全港大專生機械人大賽2015,以「羽毛球爭霸戰」(Robominton)為主題,每隊各派出兩部自行研發的羽毛球機械人,在球場上雙打競技;模式與一般羽毛球比賽相若。機械人由隊員以遙控進行發球、走位、擊球,先取5分的一隊可晉級。

UST派出Robotics Team的「火之龍」及「征龍」兩支隊伍參賽,前者擊敗9隊對手奪冠,後者則在賽後與前者合併,一起代表香港出戰「亞太廣播聯盟機械人大賽2015」。比賽在印尼舉行,有分別來自中國、日本、泰國、越南、韓國等18個國家,合共19支大專隊參加。港隊將兩台機械人的優點作整合,提升參賽實力,最終奪得亞軍,是相隔6年後,再次打入三甲。

氣動裝置 強化抽擊

UST隊成員們均認為,羽毛球機械人與人類運動員一樣,最重要是準繩、快速、有力。負責機械結構設計的隊員之一王悅齡同學,就讀機械工程課程,她說:「機械人抽擊有力,才能確保羽毛球快速過網,對方不易追到球,所以採用氣動裝置來回球。首先用膠樽儲存壓縮氣體,能產生6倍的空氣壓力推動氣杆,再選用較粗的管道增加儲氣量,並在氣杆安裝彈弓再儲力。」怪不得機械人的抽擊能板板有力。

對於氣動裝置的威力,她感到十分自豪:「有其他隊伍同樣選用氣動裝置,但力度不及我們的強。由於擊球威力大,產生的後座力可能會使機械人彈起而受損,我們便想到模仿車輪的避震裝置來解決問題。在機械人的輪子安裝彈弓,而且選用較大的車輪,相比在香港出賽時選用的小車輪,它能更快速地追球,並增加穩定性。」

人機合一 發揮到盡

無論設計及程式多麼完善,亦要有相應硬件配合才能充分發揮效能。修讀電子工程課程的白彥山同學,正好在隊中發揮專長。他直言:「我們所做的不僅是挑選零件,亦要進行零件的組裝和設計,不斷地測試,最終才研製出令我們滿意的電路板、感應器和其他組件。」

機械人要靠控制員操控,因此設計必須User Friendly。王悅齡和白彥山均表示,為了滿足控制員的需求,他們在修改設計和硬件效能上絞盡腦汁,亦花了很多時間進行測試。例如,他們特別選用炭纖維物料,除了主支撐點外,其餘部位全部採用鏤空設計,以保持機械人不會超重;要機械人夠大力,就要令氣動裝置多多儲氣,採用粗管子儲氣。

由做好初代機械人開始,隊員們便每天進行摸擬賽事,更會到羽毛球場進行實地訓練,練習操控機械的走位、抽擊、扣殺等,練了接近1,000次,期間還要不斷維修和微調。二人坦言,為比賽投入很多心力,加上要與隊員磨合,令他們的溝通技巧亦有所提升。

撰文:江樂韻 

部分攝影:蔡浩文

部分相片:由受訪者提供