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      世界首款,冰壺機器人“選手”亮相冬奧會!

      發布時間:2022-02-18 瀏覽次數:220

      今天(2月18日)下午,一位特殊的機器人“選手”在“冰立方”進行了冬奧會首秀:冰壺投擲表演。只見它一雙中“腿”支撐身體,一雙后“腿”蹬踏起踏器,用一雙前“腿”為雙“手”控制冰壺的方向和移動與旋轉速度,奮力一投,擊中目標!

      這位冰壺機器人“選手”科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項支持,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市智能制造研發與轉化功能型平臺組成的六足冰壺機器人研究團隊研發的,是世界上首款模仿人蹬踏、支撐滑行、旋轉冰壺行為方式的六足冰壺機器人。

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      世界首款模仿人投擲冰壺行為方式的六足機器人


      冰壺14世紀起源于蘇格蘭,是當時人們時髦的運動方式,從1998年開始,冰壺被列為冬奧會正式比賽項目。

      冰壺運動被譽為“冰上國際象棋”, 投擲隊員半蹲在冰面上滑行,輕輕旋轉冰壺控制出手方向;兩名隊友可以在冰壺前用特制的冰刷刷冰面,以控制方向和速度,非??简瀰⑴c者的體能和腦力。由人主導的冰壺比賽能否用機器人替代?2018年平昌冬奧會后,國際上出現了輪式冰壺機器人,它主要是通過輪子驅動前行的,和人投擲冰壺的行為還有所區別。

      “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。怎樣根據人投擲冰壺的行為特征,設計機器人的結構;如何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;如何根據人類投擲冰壺的決策方法來控制機器人的行為,這些都是我們開發六足冰壺機器人遇到的技術挑戰?!备叻褰榻B說。

      人類用手控制冰壺的方向和旋轉速度、一條腿的足支撐身體、另一條腿蹬踏起踏器——上海交通大學設計的六足機器人具備人類投擲冰壺的這三種行為功能,和人投擲冰壺時手和雙足的分工非常一致。這是世界上首次出現模仿人蹬踏、支撐滑行、旋轉冰壺等行為方式的六足冰壺機器人。

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      為奧運選手加油,在冬奧會冰壺賽場表演


      冰壺比賽不僅是一次體能競賽,也是一場智力博弈。因此,研究團隊需要根據人投擲冰壺的行為特征來訓練機器人,讓機器人實現人的行為決策方式。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,在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。

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      可當“陪練員”,還能打“人機”冰壺賽


      科研團隊介紹,六足冰壺機器人能模仿人投擲冰壺的行為,具有視覺和力覺感知能力,能實現冰壺投擲運動的數字化,成為冰壺運動員日常訓練器材,也可以輔助運動員投擲冰壺的決策與規劃,給運動員當陪練員。在冰壺比賽間歇,冰壺機器人或人機競賽進行的投擲冰壺表演,也能給冰壺比賽增添不少樂趣,讓更多人喜歡上冰壺運動,并激發青少年對科創的興趣。

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