近日，在北京冬奧會冰壺賽事場館國家游泳中心“冰立方”，六足冰壺機器人“選手”精彩的冰壺投擲表演嗨翻全場。這位身披紅色戰衣的“選手”，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。它是在“科技冬奧”重點專項項目支持下，由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共同研發的。
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冰壺方向和速度。
然而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，都是我們開發六足冰壺機器人遇到的技術挑戰。”
克服種種挑戰，高峰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動作。中部雙腿的膝蓋和前部雙腿的肘關節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，前部雙腿可以在機器人滑行運動過程中進行二次擲壺并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。
“波士頓動力是行業翹楚，引領了足式機器人發展的方向。”高峰說，“在特種機器人中，‘長腿兒’的機器人研發最難。四足機器人美國做得最好，六足機器人，我們做得最好。”
高峰介紹，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。機器人理解環境、理解任務怎么執行，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、感知規劃等關鍵算法設計上取得了創新突破，自主完成了從系統框架、穩定控制到智能感知、自主規劃等一系列環節的關鍵核心技術研發，使機器人集人機交互、環境感知、軌跡規劃、智能決策和穩定控制于一體。
(記者 劉 艷)
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