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447隨著2022北京冬奧會日益臨近，與冬奧相關(guān)的諸多高科技產(chǎn)品日益成為“網(wǎng)紅”。
靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人機交互并肩滑行……近日，一個六足滑雪機器人亮相沈陽滑雪場，靈活的身形和優(yōu)美的姿勢吸引了眾多目光。記者了解到，這款滑雪機器人由上海交通大學(xué)自主研發(fā)，還獲得了科技部國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項支持。
無獨有偶，在滑雪賽場之外，后勤服務(wù)也因加載“硬核科技”而吸睛。這兩天，北京冬奧會、冬殘奧會主媒體中心的智慧餐廳走進公眾視線。在這家餐廳，從廚師到服務(wù)生均為機器人，消費者只需掃碼點單，色香味俱佳的佳肴就會通過空中云軌自動送達對應(yīng)餐桌上空，呈現(xiàn)在用戶眼前。會“掂勺”的機器人大廚更是憑借廚藝征服了中外記者的味蕾。而這個智慧餐廳的主要設(shè)計人之一，同樣來自上海交大。
在接受記者采訪時，上海交大的研究人員不約而同地指出：未來，智能機器人技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，更多“人機共融”模式的開啟將為科技與娛樂的全新融合提供無限可能。
“六條腿”滑雪機器人
能在真實環(huán)境中穿行
和機器人一起滑雪，相信大多數(shù)人都沒體驗過。由上海交通大學(xué)高峰教授領(lǐng)銜、上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院和電子信息與電氣工程學(xué)院組成的足式機器人研究團隊研制的一款六足滑雪機器人，不僅能高速滑雪，還能躲避人群、自己規(guī)劃最優(yōu)路線。
日前，在沈陽滑雪場，這款滑雪機器人在初級與中級雪道中的測試中證明了自己具備敏捷的轉(zhuǎn)彎、制動能力和強大的自主感知、規(guī)劃能力。它能在雪場高速滑行，遇到障礙物還能急轉(zhuǎn)彎，繼續(xù)保持自己矯健的滑雪身姿，還能在滑行的過程中完成高山滑雪運動中的“過旗門”任務(wù)。
這款長有“六條腿”的滑雪機器人采用雙板滑雪。中間的四條腿分成兩組，每兩條腿固定在一個滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿態(tài)；兩側(cè)的兩條腿分別加裝了滑雪杖，用以模仿人，實現(xiàn)點杖的功能。每個滑雪板具有五個自由度，通過控制滑雪板的位姿可以實現(xiàn)滑雪的速度控制、轉(zhuǎn)彎和制動等功能。
“要知道，滑雪對人的穩(wěn)定性和靈活性要求極高，設(shè)計機器人并研發(fā)控制系統(tǒng)參與滑雪活動，挑戰(zhàn)不小。”高峰介紹，研究團隊經(jīng)過多次科研攻關(guān)，在機器人性能操控、感知規(guī)劃等關(guān)鍵算法設(shè)計上取得了創(chuàng)新突破。
研究團隊首先為機器人建立了“大腦”——智能系統(tǒng)，通過設(shè)計智能和行為智能的有機融合，使得機器人能夠分析人的滑雪行為數(shù)據(jù)，模仿人的滑雪動作，適應(yīng)戶外雪面的環(huán)境特性，實現(xiàn)了自主快速穩(wěn)定地滑行。
在設(shè)計過程中，研究團隊分別以人工遙控和自主規(guī)劃的方式在滑雪機上對機器人身高、身體俯仰角、重心前后位置、重心左右位置、左右雪板夾角、左右腿高低、左右雪板前后位置進行控制，完成速度控制和轉(zhuǎn)向控制的測試。其中，人工遙控穩(wěn)定轉(zhuǎn)向滑行最高速可達3.2米/秒；自主規(guī)劃勻速直線滑行最高速可達5.17 米/秒，穩(wěn)定轉(zhuǎn)向滑行最高速可達2.45 米/秒。正是這些關(guān)鍵技術(shù)的集合，使這款滑雪機器人通過無線遠程人機交互控制，能在真實環(huán)境中實現(xiàn)在滑雪人群中穿行，在初級雪道和中級雪道完成高速滑雪和避障安全控制。它也能夠在戶外初級和中級雪道自動完成啟動、滑行、轉(zhuǎn)彎、制動，無需人為干預(yù)。
高峰介紹，冬奧會結(jié)束后，這款機器人還可以結(jié)合當(dāng)下5G、無線網(wǎng)絡(luò)等先進技術(shù)，通過遠程控制，實現(xiàn)滑雪機器人同場競技，創(chuàng)造電-機-競的全新娛樂模式，為滑雪愛好者和青少年創(chuàng)造科技感十足的娛樂新風(fēng)尚。
機器人化身“大廚”
會做近300道中式菜肴
智能機器人不僅上得了“廳堂”，還入得了廚房。胡辣雞塊、干炒牛河、蒜蓉西蘭花……冬奧會智能餐廳出品的機器人烹飪的各式菜肴，讓人贊不絕口。不僅如此，餐廳內(nèi)的機器人設(shè)備均支持24小時運作，非常高效智能。
“這個餐廳是按照標準化、模塊化原則設(shè)計的，已經(jīng)運行了一段時間?！敝腔鄄蛷d的主要設(shè)計人之一，上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院機器人研究所副研究員閆維新告訴記者，早在2005年他就開始關(guān)注烹飪機器人的研究與開發(fā)，還專門前往揚州學(xué)習(xí)廚藝。目前他已研發(fā)出60款以上餐飲服務(wù)類機器人。經(jīng)過16年的迭代更新，如今，亮相冬奧會智能餐廳的機器人已掌握近300種中式菜肴，還會制作漢堡、炸雞和薯條等西式快餐，口味完全不輸專業(yè)廚師水準。
下過廚的人都知道，中式菜肴包含煎、炒、烹、炸、煮多項烹飪工藝。一道佳肴不僅講究火候，對配料和調(diào)料的投放也很有講究。對機器人而言，看似簡單的過程，科技含量滿滿。比如，在機器人提供用餐服務(wù)的過程中，必須有專業(yè)可靠的計算機硬件擔(dān)當(dāng)其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐，才能確保機器人自學(xué)習(xí)、自決策等功能的實現(xiàn)，確保機械模塊有條不紊、精準無誤地完成開蓋、加油、填料等每一道工序。
那么，機器人大廚是怎么保證口味和水準的呢？“這有點類似武俠小說中見招拆招的過程?！遍Z維新告訴記者，團隊將烹飪?nèi)^程進行數(shù)字化和動作化凝練，總結(jié)為工具模塊、鍋具模塊、火控模塊和投料模塊4種標準模塊，將其結(jié)合在一起，再配合控制系統(tǒng)進行復(fù)現(xiàn)，完成中餐的標準動作。比如大翻、小翻、圓周晃、直線晃等機械動作，對應(yīng)的就是人類廚師的晃、顛、劃、翻、推、拉、揚、淋等各種鍋具運動。
“餐飲行業(yè)‘無接觸’式用餐服務(wù)已成趨勢，餐飲服務(wù)機器人市場前景光明。”閆維新介紹，除了口味穩(wěn)定，能實現(xiàn)中餐烹飪的標準化，節(jié)省人力成本等優(yōu)點，餐飲機器人也有助于傳承中國烹飪文化?！氨热纾覀兛梢杂涗洿髱焸兊呐腼兣淞?、灶上動作和火候把控，再把標準化記錄轉(zhuǎn)化為機器人控制程序，復(fù)制、傳承大師的烹飪技藝?！?/span>
此外，無人化操作還能降低食品安全風(fēng)險。閆維新舉例，烹飪機器人可以實現(xiàn)所有用餐數(shù)據(jù)的溯源，能夠在食材選取、運輸、中央廚房制作等各環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，有效保證食品安全。
