人形機器人已成為機器人領域的競爭焦點。建設“大模型+人形機器人”協(xié)同創(chuàng)新平臺，被寫進上海市進一步推進新型基礎設施建設行動方案。2019年成立的上海理工大學機器智能研究院通過多學科跨界融合，用不到5年時間形成了一批面向人形機器人、讓機器人更好服務于人的代表性技術成果。今天的《揭秘創(chuàng)新之源——走進上海的實驗室》，就帶您感受真實物理世界里機器人的加速進化。

在上海理工大學機器智能研究院康復機器人研究室內的一張乒乓球臺兩端，乒乓球手出身的“90后”副教授季云峰與一只框架型劃軌上的機械臂你來我往，這個場景是多年來這里的日常，人機交手數(shù)據(jù)被實時監(jiān)測記錄進電腦系統(tǒng)作進一步分析。

墻上的吉尼斯證書顯示，眼前這臺名叫“小丘”的乒乓球智能機器人，2年前就和季云峰聯(lián)手，用連續(xù)6241回合的對打成績創(chuàng)造了乒乓球人機對戰(zhàn)的世界紀錄！

季云峰：“它不是像傳統(tǒng)對打機器人只能碰球，它可以進攻和旋轉，活動范圍可以前后左右跟人一樣大。我們做得比較好的是穩(wěn)定性，世界紀錄證明了這一點。至少我們的每一次算法都是很準確的，小丘才能實現(xiàn)把球打過來，而且打這么多回合也沒有壞。

我們依靠多處安置的相機識別球并拍攝圖像，通過球前面一小段的運動，我們建立一個模型，預測它整體的運動軌跡，找一個最合適小丘去打球的點，控制它用我們想要的速度和加速在指定時間到達那個點上面，它就把球打過去了。它打到一個球，系統(tǒng)里設計的得分比較高，它就會記錄下這個球是怎么打的，下一次遇到類似情況就用同樣的方式打過去。如果某一個球的處理系統(tǒng)得分較低，它以后就會避免。”

不斷細化系統(tǒng)模型、優(yōu)化硬件、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，是小丘的成長之路。現(xiàn)在的小丘穩(wěn)定性和應變能力更強，成長目標在研究人員們心里也越來越清晰。

“對外的應用，初期是給中小學做科普教育，目前上?？萍拣^里就有展示。中期想讓它進入運動康復領域，通過制定運動處方幫助亞健康人群恰當鍛煉。最終希望它的水平越來越高，可以陪運動員進行專業(yè)訓練。

除了速度和準確度，目前最難的是旋轉球的判斷，這方面的技術我們還沒有完全解決。上次乒乓球冠軍許昕和小丘交手，他拉球的旋轉是176轉/秒，對運動軌跡影響很大。我們是用兩臺3000幀/秒的相機，通過識別球上的商標知道旋轉速度，但難點在于無法將全部圖片實時傳輸、及時分析，只能提取少量關鍵圖片識別計算，但誤差會比較大，所以我們現(xiàn)在還在這方面攻堅?！?/span>

更注重“人與機器”在實際環(huán)境中協(xié)作、共融的智能理論和關鍵技術，是上海理工大學機器智能研究院的前瞻性所在。五間研究室構成了HCR即“以人為中心的機器人學”國際實驗室。

在仿生機器人研究室內的調試系統(tǒng)下，“小貝4.0”的下半身在寬幅跑步機上自然奔走。上海理工大學機器智能研究院負責人李清都教授介紹，這是研究室經(jīng)過多次迭代研發(fā)出的目前全球唯一膝關節(jié)像人一樣步態(tài)自然的雙足人形機器人，而這背后蘊藏著諸多領域的技術攻關。

李清都：“我自己研究人形機器人18年，光實體就研究了10年，雖然這個是小貝4.0版本，但其實前面我們做了不下20款機器人了，你看這個架子上都是機器人的‘尸體'。

讓機器人像人一樣節(jié)能地行走，難度在于運動控制。我們有很多種控制方式，從最基礎的動力學理論到最上層的機械結構，把所學的知識全都用上了。目前全球范圍內人形機器人續(xù)航走路不超過2小時，但小貝4.0至少能保證6小時以上；重量、電機功率我們也做了嚴格限制，安全性上有特別大的競爭優(yōu)勢。我們盡可能利用一些成熟的技術，用一條比較新的路徑研制，所以成本上也有很明顯的優(yōu)勢?！?/span>

為什么要花這么多精力把機器人打造成人形？李清都說，就像手機作為智能終端可以替代相機、mp3等產(chǎn)品一樣，研發(fā)智能人形機器人也是為了打造一個能不斷加載技能、替代人類完成低級繁雜高危工作的通用平臺。

“機器人有各式各樣的，掃地的、送餐的，相對比較專用。我們想做一個通用機器人，它像人一樣有手，有個掃把拿著就能掃地了；遞東西給它，它可以直接接過去；開車運送它，它都可以像人一樣坐在座位上，你不用對外部環(huán)境做任何改造?，F(xiàn)在在做一個任務，就是讓它可以疊衣服、幫你選菜。

它是最能適應人類的環(huán)境和工具的，在人機交互上也有天然的優(yōu)勢，感情的投射、人機對話都很自然。而且它一旦學會一樣就可以大量復制，通過一個通用平臺加上技能遷移復制的方式批量生產(chǎn)，逐步把人類從比較繁瑣的、臟累的事情中解放出來。將來每個人都是領導，領導一幫機器人干活?！?/span>

上海理工大學機器智能研究院的核心團隊，由來自德國知名高校和研究機構的中國年輕專家學者組成，后期又不斷招入新鮮血液，目前已有成員120多名。

李清都說，這里就像一塊試驗田，不以頭銜、獎項、論文為追求，只要研究出實打實的、真正對國計民生有意義的成果。

“機器人是非常綜合的東西，它需要每個方向都要有人。我不管你學歷程度多高多低，就看在某個技術模塊上你能不能做到極致，然后每一個模塊上我們都有人。就像你要建高樓大廈，每一部分都必須非常穩(wěn)定可靠。

實驗室就是為了去形成一些比較好的、成熟的技術模塊。過程中可以沿途下蛋，孵化一些小項目。比如我們拿人形機器人的胳膊做的乒乓球機器人小丘；在做人形技術的過程中有大語言模型、機械臂的操作，我們把這些東西結合起來做了富士康產(chǎn)線上iPhone的檢測。

最重要的是我們做出了自己的特色，特別是我們積累的技術模塊上、技術成熟度上有很多比較突破的成績。雙足人形機器人、表情機器人、蛇形機器人都得到了國內外認可，很多成果發(fā)表在國際頂刊或者頂會上，還有一些獲得了國際獎項。

過程中我們培養(yǎng)了很多人才，在一些技術上做了很深厚的積累，這些都對未來有非常大的幫助?！?/span>

“打造物理世界的人工智能”，全球正在你追我趕。李清都說，賽跑沒到終點，但團隊成員們清楚，他們正并肩朝著正確的方向奔跑。

加快建設具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心，上海重大原創(chuàng)科技成果不斷涌現(xiàn)。圍繞“國家急需、世界一流”，上海高校是創(chuàng)新驅動的重要策源地。今天起，本臺《揭秘創(chuàng)新之源——走進上海的實驗室》融媒體新聞行動推出第二季報道，聚焦上海各所高校具有硬核實力、創(chuàng)新動力、發(fā)展?jié)摿Φ膶嶒炇遥宫F(xiàn)高?？萍紕?chuàng)新的蓬勃動力。

來源：話匣子 作者：汪寧 

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