世界首款六足冰壺機(jī)器人“選手”冰立方首秀

2月18日下午，冰壺男子銅牌賽開始前，枕戈待旦已久的六足冰壺機(jī)器人“選手”為奧運(yùn)健兒暖場，精彩的冰壺投擲表演嗨翻全場，6擊6中，以前沿科技能力展示的方式將北京冬奧會(huì)頂上了新的熱點(diǎn)。

圖片說明：六足冰壺機(jī)器人帶壺滑行

這位身披紅色戰(zhàn)衣的冰壺“選手”，就是世界首款模仿人類蹬踏、支撐滑行、旋轉(zhuǎn)冰壺等行為方式的六足冰壺機(jī)器人。

在“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“面向冬奧會(huì)的六足機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和典型示范應(yīng)用”項(xiàng)目支持下，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授高峰領(lǐng)銜，上海交通大學(xué)與上海智能制造功能平臺(tái)有限公司組成的六足冰壺機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)將研發(fā)成果送上了冬奧冰場。

高端科技冰雪場上練兵

雖然對六足冰壺機(jī)器人的表現(xiàn)很有信心，但直到暖場結(jié)束，高峰教授懸著的一顆心才算放下。

在冰壺賽事中，投擲隊(duì)員半蹲在冰面上滑行，輕輕旋轉(zhuǎn)冰壺控制出手方向，兩名隊(duì)友在冰壺前用冰刷刷冰面控制方向和速度。

六足機(jī)器人完成這套動(dòng)作并不簡單。

“人投擲冰壺時(shí)，一條腿支撐身體，另一條腿蹬踏起踏器，眼睛瞄準(zhǔn)目標(biāo)，手控制冰壺的速度和方向，是一個(gè)復(fù)雜的決策行為?！备叻褰淌趯萍既請?bào)記者說，“根據(jù)人投擲冰壺的行為特征設(shè)計(jì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu);根據(jù)視覺與力覺測量的信息，辨識冰面與機(jī)器人接觸的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，從而預(yù)測機(jī)器人滑行和冰壺運(yùn)動(dòng)的軌跡;根據(jù)人類投擲冰壺的決策方法控制機(jī)器人的行為等，都是我們開發(fā)六足冰壺機(jī)器人遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)。”

克服種種挑戰(zhàn)，高峰教授帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)在冰壺賽場上讓全世界對六足機(jī)器人的能力眼見為實(shí)。

在投擲冰壺過程中，六足機(jī)器人前部雙腿轉(zhuǎn)化為人手的功能，實(shí)現(xiàn)抱壺和旋轉(zhuǎn)壺的運(yùn)動(dòng)。中部雙腿的膝蓋和前部雙腿的肘關(guān)節(jié)復(fù)合成四點(diǎn)接觸冰面，形成人支撐腿的功能。后部雙腿蹬踏起踏器，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)機(jī)器人加速滑行的功能。另外，前部雙腿具有在機(jī)器人滑行運(yùn)動(dòng)過程中二次擲壺來控制冰壺運(yùn)動(dòng)的方向、速度和角速度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投壺和擊打功能。

從單腿蹦發(fā)展到四足“翻箱子、上樓梯”，波士頓動(dòng)力“大狗”催熱了全球足式機(jī)器人的研發(fā)。

“波士頓動(dòng)力是行業(yè)翹楚，引領(lǐng)了足式機(jī)器人發(fā)展的方向?！备叻褰淌谡f，“在特種機(jī)器人中，‘長腿兒’的機(jī)器人研發(fā)最難。四足機(jī)器人美國做的最好，六足機(jī)器人，我們做的最好?！?/p>

后冬奧時(shí)代“人機(jī)共融”前景可期

這不是冰壺機(jī)器人首次亮相。

高峰教授介紹，2018年平昌冬奧會(huì)后，國際上出現(xiàn)了主要通過輪子驅(qū)動(dòng)前行的輪式冰壺機(jī)器人，但是，不能完全模仿人類投擲冰壺行為，為賽事科學(xué)訓(xùn)練提供的幫助有限，六足冰壺機(jī)器人補(bǔ)上了這些缺憾。

高峰教授透露，獲得“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)支持的不只有冰壺機(jī)器人，他們?yōu)楸本┒瑠W會(huì)帶來了5款12個(gè)六足機(jī)器人。這其中就包括被國外媒體連贊的“不可思議的中國滑雪機(jī)器人”。

圖片說明：高峰教授(右四)和他的團(tuán)隊(duì)

高峰教授表示，機(jī)器人智能屬于行為智能，體現(xiàn)在肢體和智慧的結(jié)合。機(jī)器人理解環(huán)境、理解任務(wù)怎么執(zhí)行，但要據(jù)此表達(dá)行為就非常困難。因此，實(shí)現(xiàn)行為智能是非常復(fù)雜的問題。

據(jù)了解，在“科技冬奧”專項(xiàng)助力下，高峰教授團(tuán)隊(duì)在六足機(jī)器人性能操控、感知規(guī)劃等關(guān)鍵算法設(shè)計(jì)上取得了創(chuàng)新突破，自主完成了從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)框架、穩(wěn)定控制到智能感知、自主規(guī)劃等一系列環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，使機(jī)器人集人機(jī)交互、環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃、智能決策和穩(wěn)定控制于一體。

當(dāng)全球都在求解足式機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)落地，北京冬奧會(huì)上，我國機(jī)器人大軍上演了一部現(xiàn)實(shí)版《機(jī)器人總動(dòng)員》，讓群眾看得見、摸得著，展示了產(chǎn)業(yè)化的各種可能。六足機(jī)器人更宛如“肌肉猛男”破圈而來走上冰雪場，為后冬奧時(shí)代“人機(jī)共融”新局面帶來了無限暢想。

高峰教授說：“相信在不遠(yuǎn)的將來，冬奧會(huì)期間所展示的科技成果將逐漸走入尋常百姓家。我們也將加快研究步伐，爭取盡快實(shí)現(xiàn)足式機(jī)器人的廣泛應(yīng)用?！?/p>

(圖片提供：上海交通大學(xué))

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