机器胜了人类围棋,那冰壶呢?冬奥首秀,世界首款仿人投壶六足机器人进冰立方

机器胜了人类围棋,那冰壶呢?冬奥首秀,世界首款仿人投壶六足机器人进冰立方

当北京冬奥会冰壶项目如火如荼之际,一位特殊选手在“冰立方”的首秀让各国运动员和教练员瞪大了眼睛。2月18日下午,冰壶机器人在冬奥比赛期间成功上冰进行了冰壶投掷表演,为奥运选手加油鼓劲。

机器胜了人类围棋,那冰壶呢?冬奥首秀,世界首款仿人投壶六足机器人进冰立方

冰壶机器人在冰立方表演

只见它一双“中腿”支撑身体,一双“后腿”蹬踏起踏器,再用一双“前腿”作为“双手”,控制红色冰壶的方向、移动与旋转速度,奋力一投,命中目标,将对手黄壶击出大本营,自己则留在了c位圆心!

解放日报·上观新闻记者了解到,在科技部国家重点研发计划“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教授高峰领衔,上海交大与上海智能制造功能平台组成研究团队,成功研发出世界上首款模仿人蹬踏、支撑滑行、旋转冰壶行为方式的六足冰壶机器人。

首创仿人投壶六足机器人

在机器战胜了人类围棋、象棋等棋类高手之后,被誉为“冰上国际象棋”的冰壶场上,人与机器谁是赢家呢?

冰壶14世纪起源于苏格兰,1998年开始被列为冬奥会正式比赛项目。非常考验体能和脑力的冰壶比赛能否用机器人替代?2018年平昌冬奥会后,国际上出现了轮式冰壶机器人,它主要是通过轮子驱动前行,和人类投掷冰壶的行为有所区别。

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冰壶机器人在上海测试

“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。”高峰介绍说,怎样根据人投掷冰壶的行为特征,设计机器人的结构;如何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;如何根据人类投掷冰壶的决策方法来控制机器人的行为,这些都是开发六足冰壶机器人遇到的技术挑战。“上海交通大学设计的六足机器人具备人类投掷冰壶的三大行为功能,和人投掷冰壶时手足的分工非常一致。这是世界上首次出现这样的六足冰壶机器人。”

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滑行运动过程会二次掷壶

既是体能竞赛,又是智力博弈,研究团队需要根据人投掷冰壶的行为特征来训练机器人。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4点接触冰面,形成人支撑腿的功能;后部双腿蹬踏起踏器,实现推动机器人加速滑行的功能。同时,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方向、速度和角速度,实现精准投壶和击打功能。

投壶动作结束后,机器人从投掷冰壶的构态转换成站立构态,可以进行冰面行走并寻找起踏器。冰面的粗糙度和摩擦特性。受冰面制作和使用的时间长短明显影响,机器人通过视觉和力觉检测信息进行辨识,建立机器人和冰壶的动力学模型,从而实现机器人运动特征规划和精准的冰壶投掷、击打。

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它可不是“演员”,不仅能当“陪练”,还能打人机比赛。六足冰壶机器人实现冰壶投掷运动的数字化,成为冰壶运动员日常训练器材,也可以辅助运动员投掷冰壶的决策与规划,给运动员当陪练员。在比赛间歇,冰壶机器人之间或人机之间竞赛,也给冰壶项目增添乐趣,让更多人喜欢上这项运动,也激发青少年科创兴趣。

栏目主编:徐瑞哲

本文作者:徐瑞哲 齐臣坤 江倩倩

文字编辑:徐瑞哲

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