世界首款六足冰壶机器人“选手”,完成冬奥会首秀

科技日报采访人员刘艳
2月18日下午 , 冰壶男子铜牌赛开始前 , 枕戈待旦已久的六足冰壶机器人“选手”为奥运健儿暖场 , 精彩的冰壶投掷表演嗨翻全场 , 6击6中 , 以前沿科技能力展示的方式为北京冬奥会带来了新的热点 。
这位身披红色战衣的冰壶“选手” , 就是世界首款模仿人类蹬踏、支撑滑行、旋转冰壶等行为方式的六足冰壶机器人 。
在“科技冬奥”重点专项“面向冬奥会的六足机器人关键技术研发和典型示范应用”项目支持下 , 上海交通大学机械与动力工程学院教授高峰领衔 , 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将研发成果送上了冬奥冰场 。
世界首款六足冰壶机器人“选手”,完成冬奥会首秀
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在上海进行测试时 , 机器人寻找起跳器从站立转换成投壶状态 。
高端科技冰雪场上练兵
虽然对六足冰壶机器人的表现很有信心 , 但直到暖场结束 , 高峰教授悬着的一颗心才算放下 。
在冰壶赛事中 , 投掷队员半蹲在冰面上滑行 , 轻轻旋转冰壶控制出手方向 , 两名队友在冰壶前用冰刷刷冰面控制方向和速度 。
六足机器人完成这套动作并不简单 。
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在上海进行测试时 , 机器人投壶至大本营 。
“人投掷冰壶时 , 一条腿支撑身体 , 另一条腿蹬踏起踏器 , 眼睛瞄准目标 , 手控制冰壶的速度和方向 , 是一个复杂的决策行为 。 ”高峰教授对科技日报采访人员说 , “根据人投掷冰壶的行为特征设计机器人的结构;根据视觉与力觉测量的信息 , 辨识冰面与机器人接触的动力学参数 , 从而预测机器人滑行和冰壶运动的轨迹;根据人类投掷冰壶的决策方法控制机器人的行为等 , 都是我们开发六足冰壶机器人遇到的技术挑战 。 ”
克服了种种挑战 , 高峰教授带领他的团队在冰壶赛场上让全世界见证了六足机器人的能力 。
在投掷冰壶过程中 , 六足机器人前部双腿转化为人手的功能 , 实现抱壶和旋转壶的运动 。 中部双腿的膝盖和前部双腿的肘关节复合成四点接触冰面 , 形成支撑腿的功能 。 后部双腿蹬踏起踏器 , 实现推动机器人加速滑行的功能 。 另外 , 前部双腿具有在机器人滑行运动过程中二次掷壶来控制冰壶运动的方向、速度和角速度 , 实现精准投壶和击打功能 。
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六足冰壶机器人带壶滑行 。
从单腿蹦发展到四足“翻箱子、上楼梯” , 波士顿动力“大狗”催热了全球足式机器人的研发 。
“波士顿动力是行业翘楚 , 引领了足式机器人发展的方向 。 ”高峰教授说 , “在特种机器人中 , ‘长腿儿’的机器人研发最难 。 四足机器人美国做的最好 , 六足机器人 , 我们做的最好 。 ”
后冬奥时代“人机共融”前景可期
这不是冰壶机器人首次亮相 。
高峰教授介绍 , 2018年平昌冬奥会后 , 国际上出现了主要通过轮子驱动前行的轮式冰壶机器人 , 但是不能完全模仿人类投掷冰壶行为 , 为赛事科学训练提供的帮助有限 。 这次六足冰壶机器人的出现补上了这些缺憾 。
高峰教授透露 , 获得“科技冬奥”重点专项支持的不只有冰壶机器人 , 他们为北京冬奥会带来了5款12个六足机器人 。 这其中就包括被国外媒体连赞的“不可思议的中国滑雪机器人” 。
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