可在400米長、坡度18度的中級雪道，以大于10m/s速度滑行；可靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人機互動并肩滑行……
由上海交大設計研發的六足滑雪機器人 本文圖檔均為 上海交通大學 供圖
近日，由上海交大設計研發的六足滑雪機器人在沈陽完成了初級道、中級道以及與人共同滑雪實驗，通過了穩定控制、智能感覺、規劃決策等多方面的測試。
機器人由上海交大高峰教授領銜、上海交大機械與動力工程學院和電子資訊與電氣工程學院組成的足式機器人研究團隊研制，獲得了科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項支援。
據介紹，這是一台采用雙闆滑雪的六足機器人，中間的四條腿分成兩組，每兩條腿固定在一個滑雪闆上，用于控制滑雪闆的位置和姿态，兩側的兩條腿分别加裝了滑雪杖，用以模仿人，實作點杖的功能。每個滑雪闆具有五個自由度，通過控制滑雪闆的位姿可以實作滑雪的速度控制、轉彎和制動等功能。
滑雪機器人不僅能高速滑雪，還能躲避人群、自己規劃最優路線。在初級與中級雪道中的測試，機器人被證明具備靈活的轉彎、制動能力和強大的自主感覺、規劃能力。它能在雪場高速滑行，遇到障礙物還能急轉彎，繼續保持自己矯健的滑雪身姿；能在滑行的過程中完成高山滑雪運動中的“過旗門”任務，實作良好的速度、方向控制，具有滑行、急停、避障、繞杆等功能。
滑雪對人的穩定性和靈活性要求極高，而這款機器人可通過無線遠端人機互動控制，挑戰模仿真人滑雪、在真實雪場環境中穿行人群，并在戶外初級和中級雪道自動完成啟動、滑行、轉彎、制動，無需人為幹預。其控制系統的研發技術難度可想而知。
記者從上海交大獲悉，研究團隊曆經多次科研攻關，在機器人性能操控、感覺規劃等關鍵算法設計上取得了創新突破，自主完成了從機構設計、系統架構、穩定控制到智能感覺、自主規劃等一系列環節的關鍵核心技術研發，最終使滑雪機器人集人機互動、環境感覺、軌迹規劃、智能決策和穩定控制于一體。
研究團隊首先進行了機器人機構設計和驅動器設計制造方面的研究，并為機器人建立了“大腦”——智能系統。這個系統包括動态平衡穩定控制、智能感覺和智能規劃，通過設計智能和行為智能的有機融合，使得機器人能夠分析人的滑雪行為資料，模仿人的滑雪動作，适應戶外雪面的環境特性，實作了自主快速穩定地滑行。
在設計過程中，研究團隊分别以人工遙控和自主規劃的方式在滑雪機上對機器人身高、身體俯仰角、重心前後位置、重心左右位置、左右雪闆夾角、左右腿高低、左右雪闆前後位置進行控制，完成速度控制和轉向控制的測試。其中，人工遙控穩定轉向滑行最高速可達3.2 m/s；自主規劃勻速直線滑行最高速可達5.17 m/s，穩定轉向滑行最高速可達2.45 m/s。
研發團隊暢想，冬奧會結束後，這款機器人還可以結合當下5G、無線網絡等先進技術，通過遠端控制，實作滑雪機器人同場競技，創造電-機-競的全新娛樂模式，為滑雪愛好者和青少年創造科技感十足的娛樂新風尚。未來，機器人也将成為冰雪運動的重要參與主體，可進一步發揮其科技優勢，在高山和冰雪環境中開展巡邏、實施救援，幫助人們規避風險，創造更舒适安全的冰雪體驗環境。