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跑赢人类之后,人形机器人盯上了挥拍运动

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抛发、移动、回球,人形机器人已可以实现全自主挥拍对打。

在第二届世界人形机器人运动会(World Humanoid Robot Games)开幕式上,网球和乒乓球这两个表演项目受到高度关注。面对网球名将郑洁和乒乓球奥运冠军丁宁,来自银河通用的网球机器人与香港大学SMASH团队的乒乓球机器人从容应战,自主发球、调整步伐、正反手回击流畅进行,还能完成捞球、吊球等技术动作,实力已接近达到人类初学者的水平。

表演赛之外,乒乓球也首次被列入世界人形机器人运动会的正式赛项,比赛采用11分制规则,两台人形机器人全自主完成完整对局,来自北大、清华、港大、上交、伯克利等高校和企业的共12支战队决一胜负。最终,北京大学智源研究院联合战队夺得冠军,香港大学SMASH超维战队获得亚军,上海交通大学/上海创智学院联合战队获得季军。

伯克利团队和香港大学团队均采用分层架构,上层采用基于模型的规划器,负责球轨迹预测和击球位置、速度、时机的计算;下层采用基于强化学习的全身控制器,负责将规划目标转化为协调的手臂和腿部动作。

香港大学团队还在下层学习中融入大量人类运动数据,赛前采集了两个月的人类乒乓球运动员击球数据,覆盖整个球台范围,最终通过动作数据库匹配让机器人“在仿人运动的基础上实现精准击打”,目前已经可以完成近台挑球、远台扣杀、捞球的技术动作。李莹辉向懒熊体育透露,其团队后期会向端到端模式演进。

清华大学iPingPong战队则选择了更具挑战性的端到端模型。队长郑梓昂向《北京日报》解释道:“这种模式算法设计和训练困难,但性能上限高。比如它可以学会反手大力抽杀这样类似于专业运动员的技术动作,传统分层方案不具备这种可能,但训练难度会大幅提升。”

决策与执行之外,硬件本体同样决定着运动上限。此次赛事统一使用的智元远征A3,身高1.73米、体重仅55公斤。智元通用业务部副总裁曹旭向《新京报》表示,当机器人力量很大体重又很轻时,运动速度就会非常快,而机器人关节又有接近400牛米的峰值扭矩,瞬间爆发力很强。

体育场景下的商业化前景

从当前来看,人形机器人在挥拍运动中的表现还处于人类初学者的水平——能接住球,但步伐、预判和复杂球路的处理仍有不足。

体育场景下的商业化也尚处于验证期。一方面,技术还未完全成熟,离稳定的商业化部署尚有距离,不少厂商仍在观望。在灵巧手的运用、旋转球的应对,以及全场的跑动上,人形机器人还有较大的提升空间。

另一方面,当前成本仍然较高,无论是动捕系统的部署还是机器人本体的制造,都难以支撑大规模推广。以感知方案为例,OptiTrack光学动捕摄像头单台售价数万元,一个场地至少需要6至8台才能实现有效识别和覆盖,叠加数十万元级别的机器人本体,整套系统部署成本居高不下。

对此,港大SMASH团队正探索基于机载摄像头的纯视觉方案,逐步摆脱对外部动捕系统的依赖。其团队在今年山东乒乓球文旅嘉年华上,已凭借自研的自主感知系统,在户外与奥运冠军陈梦实现乒乓球对打。李莹辉向懒熊体育表示,“人形机器人走进千家万户,一定要靠自己的视觉,走低成本路线,我们希望机器人在量产之后只有自身硬件成本”。

这一方向一旦打通,将大幅降低部署门槛,也为机器人进入更多应用场景铺平道路。在李莹辉看来,“随着产业链越来越成熟,硬件成本会不断被压缩,未来人形机器人可以做到普通家庭能承担的价格,可能像汽车,甚至更低”。

在具体的体育场景中,已有厂商在进行市场验证。今年7月,动易科技在广州设立“够C羽球馆”——一个以人形机器人自主打羽毛球为核心的沉浸式体验空间,进行了为期近一个月的常态化运营。实现单日体验峰值破千人、累计入场近万人次,为人形机器人挥拍运动的商业化场景提供了初步验证。

除了大众体验,人形机器人在职业体育领域同样有应用空间。人形机器人具有与人相似的身体结构,使其能够复现特定运动员的数据和打法,为职业选手提供定制化训练支撑。开幕式网球表演赛结束后,郑洁便向中央广播电视总台主持人康辉表达了这一想法:“希望未来人形机器人可以为我们专业运动员提供定制化训练,比如我怕接小威(Serena Williams)的发球,如果它能模拟发出类似的发球,对我训练能起到很好的辅助。”

关于商业化落地的时间表。李莹辉判断,人形机器人在乒乓球领域实现商业化落地大概还需要2至3年,届时机器人有望达到陪练员水平。银河通用创始人王鹤则更为乐观,他在群访中表示,未来一两年内,人形机器人在网球领域有可能达到专家级水平,甚至挑战世界冠军。

在跑步之后,人形机器人已经开始寻找新的能力边界。距离它们真正走进工厂和家庭,显然还有很长的路要走。但从一颗高速飞来的球开始,人形机器人已经在学习下一课,而他们的学习速度是同样惊人的。

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