随着2022北(běi)京冬奥会(huì)日益临近,与冬奥相(xiàng)关(guān)的诸多(duō)高科(kē)技产品日益成(chéng)为“网(wǎng)红”。
灵活避让障碍、身姿矫健(jiàn)通过旗门、人机(jī)交互并肩滑行……近(jìn)日(rì),一(yī)个六足滑雪机(jī)器人亮相(xiàng)沈阳滑雪场,灵活的身形和优美的姿势吸引了众多目光。记者了解(jiě)到,这(zhè)款滑雪机器人由上海交通大学自主(zhǔ)研发,还(hái)获得了(le)科技部国家重点研(yán)发计划“科技(jì)冬奥(ào)”重点专项支持。
无独(dú)有偶,在滑雪赛场之外,后勤服务也因加载“硬核科技”而吸睛(jīng)。这(zhè)两天,北京冬奥会、冬残奥会主(zhǔ)媒(méi)体中心的智慧(huì)餐厅走(zǒu)进(jìn)公众视线。在这家餐厅,从厨师到服务生均为机器人(rén),消费者只需扫码点单,色香味俱佳的佳(jiā)肴就会(huì)通(tōng)过空中云轨自动(dòng)送达对(duì)应餐桌上(shàng)空,呈现在用户眼前。会“掂勺”的机器人大厨(chú)更是(shì)凭借厨艺征服了(le)中外记者的味蕾。而这个智慧餐厅的主要设(shè)计人之一,同样(yàng)来自上海交大。
在(zài)接受记者采访时,上海交大的研究(jiū)人员不约(yuē)而同地指出:未来,智能机器人技术(shù)应用前景(jǐng)广阔,更多“人机共融”模式的开启将为科技与娱乐的(de)全新融合提供(gòng)无限可能。
“六条腿”滑雪机器人
能在真实环境中穿行
和机器(qì)人一起(qǐ)滑雪,相信大多数人都没(méi)体验过(guò)。由上海交通大学高峰教授领衔、上海(hǎi)交通大学机械与动力(lì)工(gōng)程学院和电子(zǐ)信息与电气(qì)工程学院组成(chéng)的足式机器人研究团队(duì)研制的一款六(liù)足滑雪机器(qì)人,不仅能高速滑雪,还能躲避人(rén)群、自己规划最优路线。
日前,在沈阳滑雪场,这款滑雪机器人在初级与中级雪(xuě)道中的测试中证明(míng)了自己具备敏捷(jié)的转弯、制动(dòng)能(néng)力和强(qiáng)大的自主感(gǎn)知、规划能力。它(tā)能(néng)在雪场高速滑行,遇(yù)到障碍物还能急转弯(wān),继续保持自己矫健的滑雪身(shēn)姿,还能(néng)在滑行(háng)的过程中完成高山滑雪运动中的(de)“过(guò)旗门”任务。
这款长有“六条腿(tuǐ)”的(de)滑雪机器人(rén)采用(yòng)双板滑雪。中间的四条腿分成两组,每两(liǎng)条腿固定在一个滑雪板上(shàng),用于控(kòng)制滑雪板(bǎn)的位置和姿态;两侧的两条腿分别加装了(le)滑雪杖,用以模仿人,实现点(diǎn)杖的功能。每个滑(huá)雪板具有(yǒu)五个自由度,通过控制滑雪板的位姿可(kě)以(yǐ)实现滑雪(xuě)的速度控制、转(zhuǎn)弯和制(zhì)动等功能(néng)。
“要知道,滑雪对人的稳(wěn)定性和灵活性要求极高,设计机器人并研发控制系统参(cān)与滑雪活(huó)动,挑战不小(xiǎo)。”高(gāo)峰介(jiè)绍,研究团队经过多次科(kē)研攻关,在机器人(rén)性能操控、感知规划(huá)等关键算(suàn)法设计(jì)上(shàng)取(qǔ)得了创新突破(pò)。
研究团队(duì)首先(xiān)为机器人(rén)建立了“大(dà)脑”——智能(néng)系统,通过设计(jì)智能和行为智能的有机融合,使得机器(qì)人能够分析(xī)人的滑(huá)雪行为(wéi)数据,模仿人的滑雪动作,适应户(hù)外(wài)雪面(miàn)的环境特性,实(shí)现了自主快(kuài)速稳定地滑行。
在设计过程中,研究团队分别(bié)以人工遥控和自主规划的方式在(zài)滑雪机上对机(jī)器人身高、身(shēn)体俯仰角、重心前后位置、重心左右(yòu)位置、左右雪(xuě)板(bǎn)夹角、左(zuǒ)右腿高低、左右雪板前后位置(zhì)进行控制,完成速(sù)度控制(zhì)和转向(xiàng)控制的测试。其中(zhōng),人工遥控稳定转向滑行最高速可达3.2米/秒(miǎo);自主规划匀速直线滑(huá)行最高速可(kě)达5.17 米/秒,稳定转向滑行最高速可达2.45 米/秒(miǎo)。正是这些关键技术的集合,使这款滑雪机器人通过无(wú)线远程人机交互(hù)控制,能在真实环境中实(shí)现在滑雪人群中穿行,在初级(jí)雪道和中级雪道完成高速滑雪和避障安(ān)全控制。它也能够在户(hù)外(wài)初(chū)级(jí)和中级雪道(dào)自动完成启动、滑行、转弯、制(zhì)动,无需人(rén)为干预。
高峰介绍(shào),冬奥会(huì)结束(shù)后,这款机器人还可以(yǐ)结合当下5G、无(wú)线网(wǎng)络等先(xiān)进技术,通过(guò)远程控制(zhì),实现滑雪机器人同场竞技,创造电(diàn)-机-竞的(de)全新娱乐(lè)模式,为滑雪(xuě)爱好者(zhě)和(hé)青少年创(chuàng)造科技感十足的(de)娱乐(lè)新风尚。
机器人(rén)化身(shēn)“大厨”
会做近(jìn)300道中(zhōng)式菜肴
智能机器人不(bú)仅上得了“厅(tīng)堂”,还入得(dé)了(le)厨房。胡(hú)辣鸡块(kuài)、干炒(chǎo)牛河、蒜蓉西(xī)兰花……冬奥会(huì)智(zhì)能(néng)餐厅出(chū)品的机器人烹饪(rèn)的各式菜肴(yáo),让人赞不绝口。不仅如此,餐厅(tīng)内的机器人设备(bèi)均支(zhī)持24小时运作(zuò),非常高效智能(néng)。
“这个餐厅是按照标准化、模块化原则设(shè)计的,已(yǐ)经运行了一段时间。”智(zhì)慧餐厅的主要设计人之一,上海交通大学机械(xiè)与动(dòng)力工程学(xué)院机器人研究(jiū)所(suǒ)副研究员闫维新告诉记者,早在(zài)2005年他就开始(shǐ)关注烹饪机器人的研究与开发,还专门前(qián)往(wǎng)扬州学习厨艺。目前他已(yǐ)研发出60款以上(shàng)餐饮服务类机器人。经过16年的迭代(dài)更新(xīn),如今(jīn),亮相冬奥会智能(néng)餐厅的机器人已掌(zhǎng)握近300种中(zhōng)式菜(cài)肴(yáo),还会制作汉(hàn)堡、炸鸡和(hé)薯条等西式(shì)快餐(cān),口(kǒu)味完全不输专(zhuān)业厨师水准。
下过厨的人都知道,中式菜肴包含煎、炒、烹、炸、煮(zhǔ)多项烹(pēng)饪(rèn)工艺。一(yī)道佳肴不(bú)仅讲(jiǎng)究火候,对(duì)配料和调料的投(tóu)放也很(hěn)有讲(jiǎng)究。对机器人而言,看似简单的过程,科技含量满满(mǎn)。比如,在机器人(rén)提供用餐服(fú)务(wù)的过程中,必须有专业可靠(kào)的计算机硬件担当其控制(zhì)系(xì)统的基(jī)础支撑,才(cái)能(néng)确保机器人自学习、自决策等(děng)功能的实现,确保机械模块(kuài)有条不紊、精准无(wú)误地完成开(kāi)盖、加(jiā)油、填料等每一道工序。
那么(me),机器人(rén)大厨是怎么保证口味和水准(zhǔn)的(de)呢?“这有点类似(sì)武侠小说中见(jiàn)招拆招的过程。”闫维新告诉记者,团队(duì)将烹饪全过程进行数字化和动(dòng)作化凝练(liàn),总结为工具模(mó)块、锅具模块、火控(kòng)模块和投料模块4种(zhǒng)标准模(mó)块(kuài),将其结合在一起,再配合控制系统(tǒng)进行复现,完成中餐的标准动作。比如大翻、小(xiǎo)翻、圆周晃、直线晃等机械动作,对应的就是人类厨师的晃、颠、划、翻、推、拉、扬、淋等各种锅具运动。
“餐饮行业‘无接触’式(shì)用餐服务已(yǐ)成趋势(shì),餐饮服务机器人市场前景光(guāng)明(míng)。”闫维(wéi)新介绍,除了口味稳定,能实现中餐烹饪的(de)标准化,节(jiē)省人力(lì)成本等(děng)优(yōu)点(diǎn),餐(cān)饮机(jī)器人(rén)也有助(zhù)于传承(chéng)中国烹饪(rèn)文(wén)化。“比(bǐ)如,我们可以记录大师(shī)们的烹饪配料(liào)、灶上动作(zuò)和火候把控,再把标准化记录转化为机器人控(kòng)制程序,复(fù)制、传(chuán)承大师的烹饪技艺。”
此外,无人化操作(zuò)还能降低食品安全风险。闫维新举例,烹饪机器人可以实现所(suǒ)有(yǒu)用餐数据的溯源,能够在食材选取、运输、中(zhōng)央厨房(fáng)制作等各环节进行(háng)监督,有效(xiào)保(bǎo)证食品(pǐn)安全。