為助力冬奧會備賽,近日,哈爾濱工業大學牽頭研製了一款冰壺機器人,利用人工智能、圖像識別、自動控制等先進技術,彌補冰壺戰術分析手段的不足,輔助運動員進行訓練,為我國“科技冬奧”計劃提供重要保障。
自動夾取、釋放冰壺、準確擊中目標!日前,哈工大計算學部模式識別與智慧系統研究中心的工作人員正在為冰壺機器人做最後的調試工作。此款冰壺機器人將在冬奧會的冰壺比賽期間進行表演,在群眾體驗場與觀眾進行互動。
冰壺機器人測試中 供圖 哈爾濱工業大學
冰壺機器人 供圖 哈爾濱工業大學
借助哈爾濱冰壺運動基礎好的優勢,從2019年起,哈工大計算學部就聯合哈爾濱體育學院、黑龍江省體科所、樂聚機器人等體育和人工智能專業隊伍,組成20多人的研發團隊、構思和設計一款能夠與人協作,共同完成冰壺比賽的機器人。
冰壺運動對人體感知有著特別細膩的要求,從賽道的澆築開始,專業制冰師需要精細修整冰面,然後噴灑溫熱的小水滴,凝結後形成一層具有磨砂感的賽道。不同溫度、不同顆粒、不同的制冰師都會讓冰壺賽道呈現不同質感,並且隨著冰壺和賽道的每一次親密接觸,質感也在發生細微變化。運動員需要在有限的投擲回合中感知、體會和利用這種變化,進而完成有針對性的戰術動作,這也是冰壺運動的魅力之一。如何讓機器人也體會到這種不確定的藝術魅力?設計團隊在“博弈策略”“投擲控制”兩個層面進行了攻關。
冰壺機器人自動夾取 供圖 哈爾濱工業大學
蓄勢待發 供圖 哈爾濱工業大學
據哈工大計算機學院副院長劉鵬介紹:“首先,我們在機器人冰壺上架設相機來感知場地的狀態和整個比賽態勢信息,再將信息放到一個倣真系統中進行推演,通過博弈和決策來推導出決策的策略,驅動機器人去執行這個動作。”
冰壺機器人釋放冰壺 供圖 哈爾濱工業大學
準確擊中目標 供圖 哈爾濱工業大學
“在技戰術設計方面,通過人工智能方法強化學習模擬決策過程,搜索出最優策略。為了克服冰壺在投擲過程中的不確定性,我們實時追蹤冰壺的運動速度,並進行在線學習實時調整模型,以獲得最佳效果。”哈工大計算學部主任劉挺説,未來,在輔助專業訓練的基礎上,團隊將提升冰壺運動的娛樂性,進一步研製出面向大眾體育的冰壺機器人系統,幫助更多人了解冰壺、喜愛冰壺,吸引更多的群眾參與到冰壺運動中來。
元旦佳節,哈工大計算機科學與技術學院副教授金野帶領學生爭分奪秒,往返于實驗室和冰場之間,為機器人的最終調試忙碌著。他告訴記者,再過不久,這款冰壺機器人將在冬奧賽場亮相,實現人工智能賦能冰雪體育。通過遠程操作完成冰壺遊戲,並與其他機器人協同競技。(記者 趙一諾)
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