近日，在北京冬奧會(huì)冰壺賽事場館國家游泳中心“冰立方”，六足冰壺機(jī)器人“選手”精彩的冰壺投擲表演嗨翻全場。這位身披紅色戰(zhàn)衣的“選手”，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。它是在“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目支持下，由上海交通大學(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)共同研發(fā)的。
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冰壺方向和速度。
然而六足機(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。”高峰對(duì)科技日?qǐng)?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(shí)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)，高峰帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)在冰壺賽場上讓全世界對(duì)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)壺的動(dòng)作。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，前部雙腿可以在機(jī)器人滑行運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行二次擲壺并控制冰壺運(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。”高峰說，“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)器人美國做得最好，六足機(jī)器人，我們做得最好。”
高峰介紹，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。
(記者 劉 艷)
標(biāo)簽： 六足機(jī)器人 投擲冰壺 技術(shù)研發(fā) 智能決策
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