6241次！機(jī)器人“小丘”創(chuàng)造連續(xù)人機(jī)對打乒乓球吉尼斯世界紀(jì)錄

2021-11-26 1862 文：圖：石芯宇編輯：董真

正手擊球、反手擋球、快速殺球……上海理工大學(xué)機(jī)器智能研究院的實(shí)驗(yàn)室里正上演一場乒乓球大戰(zhàn)，而場上“淡定”比賽的選手卻是一臺智能機(jī)器人“小丘”，與之對打的則是它的“生父”之一、研究院老師季云峰。11月26日，經(jīng)過吉尼斯世界紀(jì)錄現(xiàn)場認(rèn)證，“小丘”憑借6241次的成績，創(chuàng)造了“乒乓球人機(jī)對戰(zhàn)中連續(xù)對打次數(shù)最多”的世界紀(jì)錄。校黨委副書記、副校長盛春出席并致辭。中國首位吉尼斯紀(jì)錄認(rèn)證官吳曉紅女士為季云峰頒發(fā)認(rèn)證證書。

據(jù)了解，“小丘”是在張建偉院士的指導(dǎo)下，在研究院師生的幫助支持下，由季云峰帶領(lǐng)數(shù)名新工科學(xué)生研制出來的。剛研制出來的時候，“小丘”還相當(dāng)于一個初學(xué)乒乓球的“小朋友”，團(tuán)隊(duì)并沒有滿足于當(dāng)時的成果，而是希望賦予它“輔助康療為主、娛樂訓(xùn)練為輔”的更優(yōu)功能，歷經(jīng)三年的潛心研究才有了今日的升級版“小丘”。

或許有人會說，我家社區(qū)就有“會打乒乓球”的機(jī)器人，然而事實(shí)是市面上的類似產(chǎn)品都是固定機(jī)位發(fā)球或者生硬回?fù)羟?，難以實(shí)現(xiàn)“真正”的人機(jī)對打。那為何這個看起來僅僅像是乒乓球桌上安了一只機(jī)械臂的“小丘”機(jī)器人，能收放自如、成為乒乓球?qū)Υ颉案呤帧蹦?？原來，這都源于團(tuán)隊(duì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法、視覺、控制等多方面開展的創(chuàng)新研究。

為了讓“小丘”能精準(zhǔn)且快速地識別來球，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了創(chuàng)新高速雙目視覺系統(tǒng)，相對于高斯濾波、全圖霍夫圓檢測耗時較多的傳統(tǒng)圖像處理方法，該系統(tǒng)的動態(tài)區(qū)域ROI、幀差、機(jī)器學(xué)習(xí)的耗時不到1ms，能夠以1秒鐘250次的速度計(jì)算出乒乓球的位置和速度，大大提高了對乒乓球三維定位跟蹤以及飛行軌跡的精準(zhǔn)預(yù)測。為了配合該系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)將六臺攝像機(jī)兩兩分組分置于各側(cè)，分別承擔(dān)起球體空間定位、人體動作識別和小球轉(zhuǎn)速識別的任務(wù)，為系統(tǒng)這一指揮中樞提供信息來源。在賦予“小丘”“眼觀六路”功能的同時，還得讓它臂膀靈活、收放自如，為此團(tuán)隊(duì)把雅克比矩陣關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃、五次多項(xiàng)式控制速度和加速度等理論應(yīng)用到控制系統(tǒng)之中。

如今，小丘已經(jīng)能在0.5秒內(nèi)完成識別、預(yù)測、判斷、控制等一系列動作，并且在與季云峰對打的將近2個小時中表現(xiàn)出了極強(qiáng)的穩(wěn)定性。“‘小丘’目前比較適應(yīng)我的打球習(xí)慣，可能換個陌生人會需要重新磨合一下，但是它是一個具有自主學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人，長時間對打可以存儲使用者的數(shù)據(jù)并逐步適應(yīng)使用者的打球習(xí)慣，我們接下來可以給‘小丘’加入心率血氧體征采集、康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃制定、個性化康復(fù)訓(xùn)練等功能，為亞健康人群定制‘個性化運(yùn)動處方’?！奔驹品逭劦?。談及“小丘”的發(fā)展方向，他表示：“創(chuàng)造吉尼斯世界紀(jì)錄是小丘成長路上的第一個里程碑，接下來我們希望讓研究院自主研發(fā)的雙足機(jī)器人‘小貝’與‘小丘’‘合體’，打造出既能平穩(wěn)雙足行走又能靈活地在乒乓球臺前打球、陪練的機(jī)器人?！?/span>

　　乒乓動量機(jī)器人（昆山）有限公司董事程勝，學(xué)校相關(guān)職能部門負(fù)責(zé)人、學(xué)院黨政負(fù)責(zé)人代表、師生代表參加活動。