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自主滑雪機器人(rén)助力“科技(jì)冬奧”
【字體: 】【發布時間:2022-01-26】 【作(zuò)者:zhangmin】 【關閉窗口】

靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人(rén)機交互(hù)並肩滑行……和機器人一起滑雪,相信大多(duō)數人都沒體驗過。近(jìn)日(rì),由上海交通大學設計研發的六足滑雪機器人在沈陽完成了初級道、中級道以及與人共同滑雪試驗,通過了穩定控製、智(zhì)能感知、規劃決策等多方麵的測試。這款滑雪(xuě)機器人是在“科技冬奧”的號召下,由上海(hǎi)交通大學高峰教授領銜,上海(hǎi)交(jiāo)通(tōng)大學機械與動力工程學院和電子信息與電氣工程學院組(zǔ)成(chéng)的足式(shì)機器人研究團隊研製,獲(huò)得了科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項(xiàng)支持。

本次測試,滑雪(xuě)機器人在400米長、坡度18度的中(zhōng)級雪道上,以大於10米(mǐ)/秒速度滑行(háng),運(yùn)用智能感知、製動(dòng)控製(zhì)等技術,完成了機器人競速、轉彎、規劃路線(xiàn)、規避障礙以及人與(yǔ)機器人(rén)交互等試驗科目。除了身形靈活(huó)、姿勢優美外,它能通過(guò)無線遠程人機交(jiāo)互控製,在真(zhēn)實的(de)滑雪環境(jìng)中穿行於滑雪人群,讓大(dà)家體驗和機器(qì)人一起滑(huá)雪的樂趣。

這款滑雪機器人是六足機(jī)器人,采用雙板(bǎn)滑雪。中間的四條腿分(fèn)成兩組,每兩條腿固定在一個滑雪板上,用於控製滑雪板的(de)位置和(hé)姿態(tài),兩側的兩條腿分別加裝了滑雪杖,用以模仿(fǎng)人,實現點杖的功能。每個滑雪板具有(yǒu)5個自由度,通過控製滑雪板的位姿可以實現滑(huá)雪的速度控製、轉彎和製動等功(gōng)能。其不僅能高速(sù)滑雪,還能躲避人群、自己規劃最優路(lù)線。在初級與中級雪道中的測試,滑雪機器人證明了自(zì)己具備敏捷的轉彎、製動能力和強大的自主感知(zhī)、規劃能力。

滑雪對人的穩定性和靈活性要求極高,設計機器人並(bìng)研發控製係(xì)統參與滑(huá)雪活(huó)動,挑戰不小。本次測試的滑雪機器人由上海交通大學自主研發,研究團(tuán)隊經過多次科研攻關,在機器人性能操控、感知規劃等(děng)關鍵算法設計(jì)上取得了創新突破,自主完成(chéng)了從機構設計、係統框架(jià)、穩定控製到智能感知、自主規劃等一係列環節的關鍵核心技術研發,最終使滑雪機器人集人機交互、環境感知(zhī)、軌跡規劃、智能決策和穩定控(kòng)製於一體。

研究團隊首先(xiān)進行了(le)機器(qì)人機構設計和驅動器(qì)設計製造方麵的研究(jiū),並為(wéi)機器人建立了“大腦”,這(zhè)個智能係統包括動態平衡穩定控(kòng)製、智能感知和智能規劃,通過設計智(zhì)能和行為智能的有機(jī)融合,使得機器人能夠分析人的滑雪行為數據,模仿(fǎng)人的滑雪(xuě)動作,適應戶外雪麵的(de)環境特性,實現了自主快速穩定地滑(huá)行。

在設(shè)計過程中,研(yán)究團隊分別以(yǐ)人(rén)工遙控和自(zì)主規劃的方式,在滑雪機上對機器人身高、身體俯仰角、重心前後位置、重心左右(yòu)位(wèi)置、左右雪板(bǎn)夾角、左右腿高低、左右(yòu)雪板前後位置進行控製,完成速度控製和轉向控製的測試。其中,人工遙控(kòng)穩定轉向滑行最高速可達(dá)3.2米/秒;自主規劃勻速直線滑行最高速(sù)可達5.17米/秒,穩定(dìng)轉向滑行最高速可達2.45米(mǐ)/秒。

正是這些關鍵技術的集合,使這款滑雪機器人通過無線遠程人機交互控製,能在真實環境中實現在滑(huá)雪人群中穿行,在初級雪道和中級雪道(dào)完(wán)成高速滑雪(xuě)和避障安全控製。它也能夠在戶外初級和中級雪道自動(dòng)完成啟動、滑行、轉彎(wān)、製動,實現無人幹預。

研究團隊表示:“冬奧會結束後,這款機(jī)器人還可(kě)以(yǐ)結合(hé)當下5G、無(wú)線網絡(luò)等先進技術,通過(guò)遠程控製,實現滑雪機器人(rén)同場競技,創造電—機—競的全新娛樂模式,為滑雪愛好(hǎo)者和(hé)青少年創造科技感十足(zú)的娛樂新風尚。”

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