科技日報記者 劉艷
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器人“選手”為奧運健兒暖場，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頂上了新的熱點。
圖片說明：六足冰壺機器人帶壺滑行
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、旋轉冰壺等行為方式的六足冰壺機器人。
在“科技冬奧”重點專項“面向冬奧會的六足機器人關鍵技術研發(fā)和典型示范應用”項目支持下，上海交通大學機械與動力工程學院教授高峰領銜，上海交通大學與上海智能制造功能平臺有限公司組成的六足冰壺機器人研究團隊將研發(fā)成果送上了冬奧冰場。
圖片說明：在上海進行測試時，機器人尋找起跳器從站立轉換成投壺狀態(tài)
圖片說明：在上海進行測試時，機器人投壺至大本營
高端科技冰雪場上練兵
雖然對六足冰壺機器人的表現很有信心，但直到暖場結束，高峰教授懸著的一顆心才算放下。
在冰壺賽事中，投擲隊員半蹲在冰面上滑行，輕輕旋轉冰壺控制出手方向，兩名隊友在冰壺前用冰刷刷冰面控制方向和速度。
六足機器人完成這套動作并不簡單。
“人投擲冰壺時，一條腿支撐身體，另一條腿蹬踏起踏器，眼睛瞄準目標，手控制冰壺的速度和方向，是一個復雜的決策行為。”高峰教授對科技日報記者說，“根據人投擲冰壺的行為特征設計機器人的結構；根據視覺與力覺測量的信息，辨識冰面與機器人接觸的動力學參數，從而預測機器人滑行和冰壺運動的軌跡；根據人類投擲冰壺的決策方法控制機器人的行為等，都是我們開發(fā)六足冰壺機器人遇到的技術挑戰(zhàn)。”
克服種種挑戰(zhàn)，高峰教授帶領他的團隊在冰壺賽場上讓全世界對六足機器人的能力眼見為實。
在投擲冰壺過程中，六足機器人前部雙腿轉化為人手的功能，實現抱壺和旋轉壺的運動。中部雙腿的膝蓋和前部雙腿的肘關節(jié)復合成四點接觸冰面，形成人支撐腿的功能。后部雙腿蹬踏起踏器，實現推動機器人加速滑行的功能。另外，前部雙腿具有在機器人滑行運動過程中二次擲壺來控制冰壺運動的方向、速度和角速度，實現精準投壺和擊打功能。
從單腿蹦發(fā)展到四足“翻箱子、上樓梯”，波士頓動力“大狗”催熱了全球足式機器人的研發(fā)。
“波士頓動力是行業(yè)翹楚，引領了足式機器人發(fā)展的方向。”高峰教授說，“在特種機器人中，‘長腿兒’的機器人研發(fā)最難。四足機器人美國做的最好，六足機器人，我們做的最好。”
后冬奧時代“人機共融”前景可期
這不是冰壺機器人首次亮相。
高峰教授介紹，2018年平昌冬奧會后，國際上出現了主要通過輪子驅動前行的輪式冰壺機器人，但是，不能完全模仿人類投擲冰壺行為，為賽事科學訓練提供的幫助有限，六足冰壺機器人補上了這些缺憾。
高峰教授透露，獲得“科技冬奧”重點專項支持的不只有冰壺機器人，他們?yōu)楸本┒瑠W會帶來了5款12個六足機器人。這其中就包括被國外媒體連贊的“不可思議的中國滑雪機器人”。
圖片說明：高峰教授（右四）和他的團隊
高峰教授表示，機器人智能屬于行為智能，體現在肢體和智慧的結合。機器人理解環(huán)境、理解任務怎么執(zhí)行，但要據此表達行為就非常困難。因此，實現行為智能是非常復雜的問題。
據了解，在“科技冬奧”專項助力下，高峰教授團隊在六足機器人性能操控、感知規(guī)劃等關鍵算法設計上取得了創(chuàng)新突破，自主完成了從機構設計、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)的關鍵核心技術研發(fā)，使機器人集人機交互、環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃、智能決策和穩(wěn)定控制于一體。
當全球都在求解足式機器人的產業(yè)落地，北京冬奧會上，我國機器人大軍上演了一部現實版《機器人總動員》，讓群眾看得見、摸得著，展示了產業(yè)化的各種可能。六足機器人更宛如“肌肉猛男”破圈而來走上冰雪場，為后冬奧時代“人機共融”新局面帶來了無限暢想。
高峰教授說：“相信在不遠的將來，冬奧會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，爭取盡快實現足式機器人的廣泛應用。”
（圖片提供：上海交通大學）
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