冰壶机器人“选手”亮相冬奥 上海交大研发世界首款仿人六足冰壶机器人

图说：六足冰壶机器人 采访对象供图（下同）

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组成的六足冰壶机器人研究团队研发。它具备“控制冰壶的方向和旋转速度”“支撑身体”和“蹬踏起踏器”三种人类投掷冰壶的行为功能，且和人投掷冰壶时手足的分工非常一致，也是世界上首次出现模仿人蹬踏、支撑滑行、旋转冰壶的六足冰壶机器人。

2018年平昌冬奥会后，国际上出现了轮式冰壶机器人，但与人类的投掷还有很大区别。运动场上为何需要机器人选手？由人主导的冰壶比赛能否用机器人替代？高峰表示，冰壶机器人模拟人的行为进行冰壶击打，它产生的参数，对于今后运动员的数字化、精准化、科学化训练，将能提供很大帮助。

冰壶比赛不仅是一次体能竞赛，也是一场智力博弈。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，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？这些都是高峰团队开发六足冰壶机器人遇到的技术挑战。

研究团队根据人投掷冰壶的行为特征来训练机器人，让机器人实现人的行为决策方式。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。另外，前部双腿还能在机器人滑行过程中二次掷壶，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。

投掷冰壶动作结束后，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。冰面的粗糙度和摩擦特性受冰面的制作和使用时间长短的影响明显，机器人要通过视觉和力觉检测信息，辨识冰面的摩擦特性，来建立机器人和冰壶的动力学模型，实现机器人运动特征规划和精准的冰壶投掷。

六足冰壶机器人能模仿人投掷冰壶，具有视觉和力觉感知能力，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。“经过模拟训练，这款冰壶机器人能够学习指定运动员的特征，这也意味着未来它可以‘变身’模拟，为运动员开启不同的‘对手’实战训练模式”，高峰提到。

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。冰壶机器人或人机竞赛进行的投掷冰壶表演，也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。

新民晚报记者 易蓉 特约通讯员 江倩倩