港大机器人与奥运冠军同场乒乓对决 下一关是走进真实世界
一记强劲的乒乓球扣杀,往往在眨眼间完成。球高速飞来,旋转会改变球路,球手必须在极短时间内判断应在何处、以什么方式回击。
对人形机器人而言,这一瞬间把多项难题压缩在一起:它要检测和追踪来球、迅速反应、准确击球,同时协调全身动作并维持平衡。这正是港大超维战队(SMASH Team)选择乒乓球作为高动态人形机器人系统测试场的原因。
这支年轻的科研团队日前在北京举行的第二届世界人形机器人运动会的全自主人形机器人乒乓球竞技赛夺得银牌。团队负责人罗平教授、香港大学机械工程系鲁鹏教授、战队队长李莹辉及战队经理童慧格近日亮相香港电台(RTHK)《Vibrant Hong Kong》,分享项目背后的技术、备战经历,以及香港在人工智能发展中的优势。
罗平教授表示,团队研发这套系统,是希望把专业乒乓球运动员的动作迁移至人形机器人,让它能更灵活地调度身体、完成复杂动作,并以接近人类的方式击球。SMASH之名取自乒乓球的“扣杀”:这是专业球手常用、力量强劲、短促而具进攻性的高难度击球。
鲁鹏教授指出,难题由球本身开始。“乒乓球是一项节奏极快的运动,机器人必须在极短的时间内判断球的运动轨迹并完成击球。并且球的旋转方式千变万化,连人类选手都很难接。”他说,机器人要完成击球,先要检测和追踪球的运动,再像人一样把球击回去,过程中还要维持自身平衡;这正是人形机器人面对的巨大挑战。
比赛期间,超维战队分成三个小组:计算机视觉组负责让机器人追踪乒乓球;运动规划组专注精准击球;全身控制组则令机器人的动作更接近人类。童慧格表示,分组有助加快研发进度,但也带来协作挑战。她说,核心是让每位成员明白,尽管各自负责不同部分,大家的目标始终一致;团队的成果取决于全体能否共同推进。
开幕礼是团队最难忘的经历之一。战队在表演前约一星期获邀,成员随即不断测试和调校,最终让机器人与奥运冠军丁宁同场进行乒乓球表演赛。罗平教授说,在李莹辉和童慧格的带领及协调下,这次演出最终成为全体成员难忘的一刻。
李莹辉说,团队选择乒乓球,一方面因为这项运动在中国广受欢迎,能让大众较快留意到人形机器人等前沿技术的实际发展;另一方面,任务本身要求极高:机器人必须看清球路、快速反应,并同时调整全身动作。团队希望,从这项挑战发展出的技术方法,日后可延伸至其他全身协调任务。
超维战队的目标不止于球桌。罗平教授说,团队正推进乒乓系统的商业化,同时继续提升机器人的能力;团队也会拓展和改进系统,应用于生产线物件分拣、产品质检等工业任务。
他认为,香港的人工智能基础研究若能结合大湾区其他城市的制造及供应链能力,有助把创新研究转化为现实世界的应用。超维战队提出的问题,因而不只是一部机器人能否接下一个高速乒乓球,而是这些在高难度场景中磨练出的能力,最终可如何在现实生活中帮助人类。