在麻省理工学院的仿生机器人实验室里,一场科技与运动的奇妙碰撞正在悄然发生。多年来,实验室一直致力于两大难题:足式机器人的灵活行走以及物体的快速操控。而乒乓球运动,这个需要在极短时间内做出精准反应的项目,恰好融合了这两个控制难点,成为了研究团队眼中极具挑战性的目标。
肯德里克・坎西奥和大卫・阮等研究人员,肩负着让仿人机器人在乒乓球表现上达到人类水平的使命,开启了一段艰苦的研发之旅。他们要打造的,是一套能以极高精度使用球拍击球的机器人系统。
研究团队从硬件入手,选用了麻省理工学院自研人形臂的定制版作为机械臂。它高扭矩与低惯性的特点,为快速精准的动作执行提供了可能。在算法方面,他们大胆创新,摒弃了只规划手臂下一步动作的常规做法,而是为整个挥拍过程制定完整路径。这意味着,系统不仅要预测来球轨迹,规划击球动作,还要在整个挥拍过程中持续微调路径,确保球拍以正确的角度、速度和位置命中目标。
系统分为感知和执行两大模块。感知模块借助现成的运动追踪系统,如同敏锐的眼睛,实时捕捉乒乓球的运动情况。执行模块则像聪慧的大脑,迅速运算预测轨迹、规划最佳击球方式,并持续更新执行路径。
经过无数次的调试与优化,激动人心的测试时刻终于来临。研究人员向机器人连续投掷 150 个球,紧张地注视着它的每一次挥拍。结果令人惊叹,机器人成功以 88% 的成功率击中来球,平均出球速度达到 11 米每秒,并且支持三种不同的击球方式。它的表现,仿佛一位训练有素的乒乓球高手。
自去年 9 月论文提交以来,系统功能不断提升,如今已能瞄准乒乓球台上的任意位置,精准规划拍面与球的接触过程。而在未来,研究人员还打算为机械臂加装龙门架结构,扩大其活动范围,让它能够完整参与人机乒乓球比赛。这个乒乓球机器人系统,正一步步从实验室走向更广阔的应用天地,未来它或许将在搜救等领域大显身手,在动态环境中精准完成各种艰巨任务 。
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