浙江大学成功研制大型仿人机器人

本刊记者/吴浪 通讯员/周炜

浙江大学成功研制大型仿人机器人

本刊记者/吴浪 通讯员/周炜

“悟”“空”对战(摄影 卢绍庆)

2011年10月9日，浙江大学玉泉校区智控楼一间安静的实验室里，忽然传出一阵连续的打乒乓球的声音。打球的并不是需要放松一下的研究生，他们此刻正全神贯注地盯着打球的“人”——一张标准的乒乓球桌前，两个几乎长相一模一样的机器人正在“对决”。

它们一个叫“悟”一个叫“空”，身高1米60，体重55公斤，寿桃头，中式马褂，是浙大智能系统与控制研究所的机器人实验室最新研发的大型仿人机器人。2007年4月起，实验室开始承担科技部863重点课题“仿人机器人高性能单元和系统”，“悟”、“空”是这个项目的代表之作。

“悟”拿起乒乓，向“空”发了一个球。“空”抡起球拍，立刻把球回了过来。球来来回回几十个回合，他们似乎不知疲倦，时而正拍，时而反拍，有板有眼地回着每一个球。

“当时，国际上已经出现一些大型仿人机器人，比如能走路给人递饮料的机器人，还有正在研制会接棒球的机器人，我们希望机器人能做更复杂的动作，与环境和人的交互性更强，同时又有中国特色的，我们就想到了国球乒乓球。乒乓球的运动需要机器人连续反应速度，对于控制的速度和精准性有很大的挑战。”研发人员之一、视觉组的章逸丰博士说。

据浙江大学机器人实验室主任熊蓉介绍，这个“孕育”了四年多的第三代仿人机器人集成了机器人领域的先进技术：它的身躯采用了高强度轻质材料和加工工艺，全身30个关节的30个电机各司其职，运动灵活，仅手臂就能做7个自由度的运动；浙大拥有自主知识产权的我国第一个工业自动化国际标准——EPA(以太网实时控制技术)被运用到了机器人的开发中，使得机器人的反应速度更快；另外，机器人的精确识别、定位预测、运动建模和平衡能力都很强。即使挥舞球拍的时候产生很大的加速度，“悟”、“空”也是稳如泰山。

乒乓球从球桌的这头到那头，时间不到一秒，运动员是凭经验与直觉作出回球反应，而“悟”、“空”的背后则是一个强大的技术支持团队，让其应对自如。球出发的一瞬间，“悟”、“空”头顶上方的两只“眼睛”就开始以每秒120幅图像的速度捕捉球的运动轨迹，拍摄到的二维照片瞬时转化为三维图像——眨眼之间，“悟”、“空”已经精准地预测球的落点，误差不到2.5厘米。几乎同时，最优路线和最佳姿势也已“敲定”。整个反应时间在50～100毫秒之间。最后的0.4秒，“悟”、“空”挥动手臂，把球准确地送向了对方。

实验室的开发人员也乐意做“悟”、“空”的“陪练”，因为他们相当“友好”：总会把球推送到你回球最舒服的地方，还能控制节奏——你来球快，他就要让球速慢一点；来球慢，他就要让球速快一点；来球高，回球就稍微压一点；来球低，就稍微向上挑一点。这样，他与人对打的最高纪录可以达到140多个回合。“我们的下一目标，是研发运动更加灵活反应更加快速的机器人，比如在打乒乓球时可以前后左右移动的机器人，也将和实验室所研发的智能认知技术相结合，构成仿人型的智能家用服务机器人。”运动组的研究人员孙逸超博士说。

熊蓉告诉记者，除了让机器人运动，它们将来还将在家用服务领域上发挥更大的作用。“比如助老、助残，或者为人类提供娱乐性的服务。”而如果研发成熟，仿人机器人还将走到室外，到有危险的环境中，帮助人类从事探险活动。

“悟”、“空”的研发人员们很多是机器人领域的资深“发烧友”。他们在本科阶段，就加入了浙大机器人竞赛基地，他们曾经一起开发的仿人小型机器人“悟空”、“ 悟能”、“悟净”在世界机器人比赛(ROBOCUP)中取得过不凡战绩。而个头比他们大好几倍的最新一代大型仿人机器人“悟”、“空”，就是为了纪念前辈“悟空”而命名的。研发人员之一朱秋国说，“研究机器人的激动之处就在于，看到自己的想法成为现实，自己做的改进能马上看到效果，特别是有的时候机器人能表现得超乎想象！”