港大機械人與奧運冠軍同場乒乓對決 下一關是走進真實世界
一記強勁的乒乓球扣殺,往往在眨眼間完成。球高速飛來,旋轉會改變球路,球手必須在極短時間內判斷應在何處、以甚麼方式回擊。
對人形機械人而言,這一瞬間把多項難題壓縮在一起:它要偵測和追蹤來球、迅速反應、準確擊球,同時協調全身動作並維持平衡。這正是港大超維戰隊(HKU-KAI SMASH Team)選擇乒乓球作為高動態人形機械人系統測試場的原因。
這支年輕的科學研究團隊,日前在北京舉行的第二屆世界人形機械人運動會乒乓球項目奪得銀牌。團隊負責人羅平教授、香港大學機械工程系魯鵬教授、戰隊隊長李瑩輝及戰隊經理童慧格近日亮相香港電台(RTHK)《Vibrant Hong Kong》,分享項目背後的技術、備戰經歷,以及香港在人工智能發展中的優勢。
羅平教授表示,團隊研發這套系統,是希望把專業乒乓球運動員的動作遷移至人形機械人,讓它能更靈活地調度身體、完成複雜動作,並以近似人類的方式擊球。SMASH之名取自乒乓球的「扣殺」:這是專業球手常用、力量強勁、短促而具進攻性的高難度擊球。
魯鵬教授指出,難題由球本身開始。「乒乓球是一項節奏極快的運動,留給機器人擊球的時間非常有限。並且球的旋轉方式千變萬化,連人類選手都很難接。」他說,機械人要完成擊球,先要偵測和追蹤球的運動,再像人一樣把球擊回去,過程中還要維持自身平衡;這正是人形機械人面對的巨大挑戰。
比賽期間,超維戰隊分成三個小組:電腦視覺組負責讓機械人追蹤乒乓球;運動規劃組專注精準擊球;全身控制組則令機械人的動作更接近人類。童慧格表示,分組有助加快研發進度,但也帶來協作挑戰。她說,核心是讓每位成員明白,儘管各自負責不同部分,大家的目標始終一致;團隊的成果取決於全體能否共同推進。
開幕禮是團隊最難忘的經歷之一。戰隊在表演前約一星期獲邀,成員隨即不斷測試和調校,最終讓機械人與奧運冠軍丁寧同場進行乒乓球表演賽。羅平教授說,在李瑩輝和童慧格的帶領及協調下,這次演出成為全體成員難忘的一刻。
李瑩輝說,團隊選擇乒乓球,一方面因為這項運動在中國廣受歡迎,能讓大眾較快留意到人形機械人等前沿技術的實際發展;另一方面,任務本身要求極高:機械人必須看清球路、快速反應,並同時調整全身動作。團隊希望,從這項挑戰發展出的技術方法,日後可延伸至其他全身協調任務。
超維戰隊的目標不止於球桌。羅平教授說,團隊正推進乒乓系統的商業化,同時繼續提升機械人的能力;團隊亦會拓展和改進系統,應用於生產線物件分揀、產品質檢等工業任務。
他認為,香港的人工智能基礎研究若能結合大灣區其他城市的製造及供應鏈能力,有助把創新研究轉化為現實世界的應用。超維戰隊提出的問題,因而不只是一部機械人能否接回一個高速乒乓球,而是這些在高難度場景中磨練出的能力,最終可如何在現實生活中幫助人類。