原标题:机器人学打冰壶有多难?
近日,在北京冬奥会冰壶比赛场馆国家游泳中心的“艾斯库伯”,六足冰壶机器人“选手”精彩的冰壶投掷表演席卷全场。这位身穿红色战斗服的“选手”是世界上第一个模仿人类踩踏、支撑滑行、旋转冰壶等行为的六足冰壶机器人。在“科技冬奥”重点专项支持下,由上海交通大学机械与动力工程学院高峰教授带领的上海交通大学与上海智能制造功能平台有限公司组成的六足冰壶机器人研究团队共同研发。
冰壶比赛中,投掷者蹲在冰面上,轻轻旋转冰壶来控制手的方向,两名队友在冰壶前刷冰来控制冰壶的方向和速度。
然而,六足机器人要完成这套动作并不容易。
“当一个人投掷冰壶时,一条腿支撑身体,另一条腿踩在踏板上,眼睛瞄准目标,手控制冰壶的速度和方向,这是一个复杂的决策行为。”高峰告诉科技日报记者,“根据人扔冰壶的行为特点,设计机器人的结构;根据视觉和力的测量信息,识别机器人与冰接触的动力学参数,从而预测机器人滑行和卷曲的轨迹。根据人类投掷冰壶的决策方法来控制机器人的行为,是我们开发六足冰壶机器人的技术挑战。”
克服各种挑战,高峰带领他的团队让世界亲眼目睹了冰壶赛场上六足机器人的能力。
在抛冰壶的过程中,六足机器人的前腿转化为人手的功能,实现了抱壶和转壶的动作。中腿的膝盖和前腿的肘部复合成四点接触冰面,形成支撑腿的作用。后腿踩踏踏板,实现推动机器人加速滑行的功能。此外,前腿还可以在机器人滑行运动过程中,对锅进行两次投掷,并控制卷曲运动的方向、速度和角速度,从而实现精准的投掷和击打功能。
从单腿跳跃到四腿“翻箱子、上楼梯”,波士顿动力“大狗”推动了全球双足机器人的研发。
"波士顿动力是行业的领导者,引领着双足机器人的发展方向."高峰说,“在特种机器人中,长腿机器人的研制难度最大。四条腿的机器人在美国做得最好,六条腿的机器人做得最好。”
高峰介绍,2018年平昌冬奥会后,世界上出现了以轮子驱动为主的轮式冰壶机器人。然而,它不能完全模仿人类的冰壶行为,为项目的科学训练提供了有限的帮助。六足冰壶机器人弥补了这些不足。
高峰说,机器人智能属于行为智能,体现在肢体和智能的结合上。机器人理解环境和如何执行任务,但根据它来表达行为是非常困难的。因此,行为智能的实现是一个非常复杂的问题。
据了解,在“科技冬奥”的特别协助下,高峰教授团队在六足机器人的性能控制、感知规划等关键算法设计上取得创新突破,自主完成了从系统框架、稳定性控制到智能感知、自主规划等一系列环节的关键核心技术研发,使机器人集人机交互、环境感知、轨迹规划、智能决策、稳定性控制于一体。(记者柳岩)
(编辑:郝、博)