世界首款模仿人投掷冰壶的六足机器人亮相冬奥会
人民日报客户端上海频道齐臣坤江倩倩2022-02-20 11:01

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2月18日下午,一位特殊的机器人“选手”在“冰立方”进行了冬奥会首秀:冰壶投掷表演。只见它中腿支撑身体,后腿蹬踏起踏器,前腿化为“双手”控制冰壶的方向和移动与旋转速度,奋力一投,击中目标!

这位冰壶机器人“选手”是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,上海交通大学与上海智能制造功能平台有限公司研究团队研发的,是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。

冰壶14世纪起源于苏格兰,1998年起列入冬奥会正式比赛项目,被誉为“冰上国际象棋”。投掷队员半蹲在冰面上滑行,轻轻旋转冰壶控制出手方向;两名队友可以在冰壶前用特制的冰刷刷冰面,以控制方向和速度,非常考验参与者的体能和脑力。2018年平昌冬奥会后,国际上出现了轮式冰壶机器人,和人投掷冰壶的行为还有所区别。

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“人投掷冰壶是一个复杂的决策行为。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,这些都是我们开发六足冰壶机器人遇到的技术挑战。”高峰介绍说。

上海交大研究团队设计的六足机器人,和人投掷冰壶时手和双足的分工非常一致。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,前部双腿还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。投掷结束后,机器人从投掷冰壶的构态转换成站立构态,可以进行冰面行走和寻找起踏器。

这款机器人在冬奥会冰壶比赛期间进行了投掷冰壶表演,为奥运选手加油鼓劲。此外,它还能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。在冰壶比赛间歇,冰壶机器人或人机竞赛进行的投掷冰壶表演,也能给冰壶比赛增添不少乐趣,让更多人喜欢上冰壶运动,并激发青少年对科创的兴趣。

责任编辑:姜泓冰
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