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今天下午，一位特殊的冰壺“選手”在“冰立方”進(jìn)行冬奧會(huì)首秀——世界首款模仿人蹬踏、支撐滑行、旋轉(zhuǎn)冰壺的六足冰壺機(jī)器人選手，奮力投擲出一枚冰壺，擊中目標(biāo)！

圖說：六足冰壺機(jī)器人 采訪對(duì)象供圖（下同）

這位冰壺機(jī)器人“選手”是在科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)支持下，由上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授高峰領(lǐng)銜，上海交通大學(xué)與上海智能制造功能平臺(tái)有限公司組成的六足冰壺機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)。它具備“控制冰壺的方向和旋轉(zhuǎn)速度”“支撐身體”和“蹬踏起踏器”三種人類投擲冰壺的行為功能，且和人投擲冰壺時(shí)手足的分工非常一致，也是世界上首次出現(xiàn)模仿人蹬踏、支撐滑行、旋轉(zhuǎn)冰壺的六足冰壺機(jī)器人。

2018年平昌冬奧會(huì)后，國(guó)際上出現(xiàn)了輪式冰壺機(jī)器人，但與人類的投擲還有很大區(qū)別。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上為何需要機(jī)器人選手？由人主導(dǎo)的冰壺比賽能否用機(jī)器人替代？高峰表示，冰壺機(jī)器人模擬人的行為進(jìn)行冰壺?fù)舸?，它產(chǎn)生的參數(shù)，對(duì)于今后運(yùn)動(dòng)員的數(shù)字化、精準(zhǔn)化、科學(xué)化訓(xùn)練，將能提供很大幫助。

冰壺比賽不僅是一次體能競(jìng)賽，也是一場(chǎng)智力博弈。怎樣根據(jù)人投擲冰壺的行為特征，設(shè)計(jì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)？如何根據(jù)視覺與力覺測(cè)量的信息，辨識(shí)冰面與機(jī)器人接觸的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，預(yù)測(cè)機(jī)器人滑行和冰壺運(yùn)動(dòng)的軌跡？如何根據(jù)人類投擲冰壺的決策方法來控制機(jī)器人的行為？這些都是高峰團(tuán)隊(duì)開發(fā)六足冰壺機(jī)器人遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)人投擲冰壺的行為特征來訓(xùn)練機(jī)器人，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)人的行為決策方式。在投擲冰壺過程中，六足機(jī)器人前部雙腿轉(zhuǎn)化為人手的功能，實(shí)現(xiàn)抱壺和旋轉(zhuǎn)壺的運(yùn)動(dòng)；中部雙腿的膝蓋和前部雙腿的肘關(guān)節(jié)復(fù)合成四點(diǎn)接觸冰面，形成人支撐腿的功能；后部雙腿蹬踏起踏器，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)機(jī)器人加速滑行的功能。另外，前部雙腿還能在機(jī)器人滑行過程中二次擲壺，控制冰壺運(yùn)動(dòng)的方向、速度和角速度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投壺和擊打功能。

投擲冰壺動(dòng)作結(jié)束后，機(jī)器人從投擲冰壺的構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)換成站立構(gòu)態(tài)，可以進(jìn)行冰面行走和尋找起踏器。冰面的粗糙度和摩擦特性受冰面的制作和使用時(shí)間長(zhǎng)短的影響明顯，機(jī)器人要通過視覺和力覺檢測(cè)信息，辨識(shí)冰面的摩擦特性，來建立機(jī)器人和冰壺的動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特征規(guī)劃和精準(zhǔn)的冰壺投擲。

六足冰壺機(jī)器人能模仿人投擲冰壺，具有視覺和力覺感知能力，能實(shí)現(xiàn)冰壺投擲運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化，成為冰壺運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練器材，也可以輔助運(yùn)動(dòng)員投擲冰壺的決策與規(guī)劃，給運(yùn)動(dòng)員當(dāng)陪練員?！敖?jīng)過模擬訓(xùn)練，這款冰壺機(jī)器人能夠?qū)W習(xí)指定運(yùn)動(dòng)員的特征，這也意味著未來它可以‘變身’模擬，為運(yùn)動(dòng)員開啟不同的‘對(duì)手’實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練模式”，高峰提到。

這款機(jī)器人在冬奧會(huì)冰壺比賽期間進(jìn)行了投擲冰壺表演，為奧運(yùn)選手加油鼓勁。冰壺機(jī)器人或人機(jī)競(jìng)賽進(jìn)行的投擲冰壺表演，也給冰壺比賽增添不少樂趣，讓更多人喜歡上冰壺運(yùn)動(dòng)，并激發(fā)青少年對(duì)科創(chuàng)的興趣。

新民晚報(bào)記者 易蓉 特約通訊員 江倩倩

關(guān)鍵詞： 冰壺機(jī)器人ldquo選手rdquo亮相冬奧 上海交大研發(fā)世