滑雪機(jī)器人助力“科技冬奧”
來源：光明日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間：2022-01-19 14:58:36
靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人機(jī)交互并肩滑行……近日，由上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)研發(fā)的六足滑雪機(jī)器人在沈陽完成了初級(jí)道、中級(jí)道以及與人共同滑雪實(shí)驗(yàn)，通過了穩(wěn)定控制、智能感知、規(guī)劃決策等多方面的測(cè)試。在這次測(cè)試中，滑雪機(jī)器人在400米長、坡度18度的中級(jí)雪道，以大于10m/s速度滑行，運(yùn)用智能感知、制動(dòng)控制等技術(shù)，完成了機(jī)器人競(jìng)速、轉(zhuǎn)彎、規(guī)劃路線、規(guī)避障礙以及人與機(jī)器人交互等試驗(yàn)科目，除了身形靈活、姿勢(shì)優(yōu)美外，它能通過無線遠(yuǎn)程人機(jī)交互控制，在真實(shí)的滑雪環(huán)境中穿行滑雪人群，讓大家體驗(yàn)和機(jī)器人一起滑雪的樂趣。
這款滑雪機(jī)器人是在“科技冬奧”的號(hào)召下，由上海交通大學(xué)高峰教授領(lǐng)銜，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院和電子信息與電氣工程學(xué)院組成的足式機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)研制，獲得了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)支持。
據(jù)介紹，這款滑雪機(jī)器人是六足機(jī)器人，采用雙板滑雪。中間的四條腿分成兩組，每?jī)蓷l腿固定在一個(gè)滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿態(tài)，兩側(cè)的兩條腿分別加裝了滑雪杖，用以模仿人，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)杖的功能。每個(gè)滑雪板具有五個(gè)自由度，通過控制滑雪板的位姿可以實(shí)現(xiàn)滑雪的速度控制、轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)等功能。
滑雪對(duì)人的穩(wěn)定性和靈活性要求極高，設(shè)計(jì)機(jī)器人并研發(fā)控制系統(tǒng)參與滑雪活動(dòng)，挑戰(zhàn)不小。研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多次科研攻關(guān)，在機(jī)器人性能操控、感知規(guī)劃等關(guān)鍵算法設(shè)計(jì)上取得了創(chuàng)新突破，自主完成了從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)框架、穩(wěn)定控制到智能感知、自主規(guī)劃等一系列環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，最終使滑雪機(jī)器人集人機(jī)交互、環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃、智能決策和穩(wěn)定控制于一體。
研究團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行了機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)制造方面的研究，并為機(jī)器人建立了“大腦”——智能系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括動(dòng)態(tài)平衡穩(wěn)定控制、智能感知和智能規(guī)劃，通過設(shè)計(jì)智能和行為智能的有機(jī)融合，使得機(jī)器人能夠分析人的滑雪行為數(shù)據(jù)，模仿人的滑雪動(dòng)作，適應(yīng)戶外雪面的環(huán)境特性，實(shí)現(xiàn)了自主快速穩(wěn)定地滑行。
滑雪機(jī)器人不僅是“科技冬奧”的直觀體現(xiàn)，而且以“人機(jī)共融”的理念為后冬奧時(shí)代提供了無限暢想。研究團(tuán)隊(duì)表示，“冬奧會(huì)結(jié)束后，這款機(jī)器人還可以結(jié)合當(dāng)下5G、無線網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)，通過遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)滑雪機(jī)器人同場(chǎng)競(jìng)技，創(chuàng)造‘電-機(jī)-競(jìng)’的全新娛樂模式，為滑雪愛好者和青少年創(chuàng)造科技感十足的娛樂新風(fēng)尚。”
未來，機(jī)器人也將成為冰雪運(yùn)動(dòng)的重要參與主體，發(fā)揮科技優(yōu)勢(shì)，在高山和冰雪環(huán)境中開展巡邏、實(shí)施救援，幫助人們規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)造舒適安全的冰雪體驗(yàn)環(huán)境。“人機(jī)共融”的特點(diǎn)還將為未來競(jìng)技模式的拓展、科技與娛樂的全新融合提供無限可能。（記者 任鵬 曹繼軍）
責(zé)任編輯：邢敏
