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武汉研发的乒乓球机器人获邓亚萍称赞,学习能力超出预期

武汉研发的乒乓球机器人获邓亚萍称赞,学习能力超出预期

邓亚萍对武汉研发的一款乒乓球机器人表示赞赏,称其学习能力远超自己的预期。这款机器人由武汉体育学院的教授季云峰研发,并已经进入多所高校及体育场馆。长江日报的记者Chen Xiaotong和实习生Lu Jiangying报道:“啪”的一声,乒乓球从机器底座上弹起,机械臂迅速挥拍,精准地击球,发出令观众惊叹的回旋,整个过程仅在一秒钟内完成。这台机器人拥有铝合金框架和碳纤维外壳,展示了其高效性能。

季云峰自己在1990年出生,曾是一名乒乓球运动员,6岁便开始握拍练习,10岁进入体校,每天进行大量训练。尽管他12岁因成绩未被认可而提前退役,但他一直没有放弃自己的乒乓球梦,决定研发一款乒乓球机器人,期望未来能在机器人领域的奥运会上站上领奖台。

在8月11日的实验室内,长江日报记者见证了这台配备球拍的黑色机械臂,它在与季云峰的对打中表现出色。从正手攻球到反手挡球,机器人都显得游刃有余。季云峰解释说,机器人的核心组成部分包括一双眼、一颗脑及一只手,前者是两台高速双目摄像头,能够精准捕捉球的速度、旋转和轨迹,并进行毫秒级计算和决策,而“手”则是一个具备4自由度的机械臂,能够适应各种击球动作。它的“大脑”则是团队自主研发的强化学习算法,可在不断的对打中实现自我优化。

季云峰在2008年考入上海理工大学电子信息专业,开始了乒乓球机器人的探索。他借助普通手机拍下自己打球的视频,并开始编写图像处理代码,旨在让电脑能够识别乒乓球的位置。最初的设备条件十分简陋,算法尚能识别乒乓球,但由于计算能力低下,处理短短两秒的击球片段往往需要数十秒。

2012年,他留校攻读硕士学位,并开始了技术上的第一次突破。在导师的帮助下,季云峰获得了200帧高速工业相机,有效提升了画面捕捉的速度和算法的精度。博士阶段,乒乓球机器人研发进入关键时期,季云峰师从国乒名帅施之皓,并与德国汉堡大学展开联合研发,开启了整机设计的整合。

他表示,每一次的技术迭代都如同在摸索前行,团队接连攻克许多行业技术瓶颈,例如在对战过程中,乒乓球几乎没有无旋转球,侧旋和弧圈球都会影响其飞行轨迹。团队经过反复调试双目相机的角度,并获取了上亿帧动态影像,最终仅使用4帧图像就能够精确计算出球体的转速,成功突破了技术障碍。

在硬件方面,针对市场上缺乏适合快速对抗的乒乓球专用滑轨及轻量化机械臂,团队多次与供应商洽谈并调试相应设备,确保其性能符合设计标准。同时,他们坚持开发轻量化和民用化的设计理念,大幅降低了机器人的生产成本,为商业化批量生产的实现打下基础。

在2021年9月,季云峰与他研发的机器人进行了近两小时的对战,达成了6241次人机对打零失误,创造了全球乒乓球人机对打的吉尼斯世界纪录。

此外,武汉体育学院的乒乓球专项生江晟龙常与这台机器人切磋,他表示,尽管机器人与专业运动员相比还有些差距,但其进步速度显著。“最初开打时,机器人发球和击球的轨迹较为单一,难以应对快速扣球。但如今,它不仅能接快球,还能够拉球、搓球,让我感到压力。”江晟龙说。

目前,这款乒乓球机器人已在全国数十个科技馆和青少年宫开展应用。合肥科技馆的研发负责人曹晓翔介绍,针对市民体验,他们会将球速调至每秒一至两米,让观众能够轻松接住球;而在专业模式下,机器人即使面对30米/秒速度和170转/秒旋转的球也能快速做出反应,展示出超强的预判和移动能力。

乒乓球机器人已吸引多个国家队选手前来体验,包括大满贯得主邓亚萍,她测试了多种高难度球路并对此机器人表现给予了高度评价。邓亚萍认为,这款机器人的学习与适应能力出乎意料,能够弥补专业教练的不足,从而降低全民乒乓球训练的门槛,展现了广泛的前景。

尽管全球有许多科研团队致力于乒乓球机器人的研发,但季云峰对自己的团队充满信心:“我们坚持高性能、低成本和可量产的路线,这在全球范围内都是独特的。”他还强调,市面上某些高端乒乓球机器人虽有多台高速摄像头与复杂的机械手,但由于成本因素难以实现量产,无法走进大众生活。而他们的产品在性能与成本间找到了良好的平衡,实现了商业化的目标。

不仅如此,乒乓球机器人的算法技术还在逐步向船舶、医疗、以及人形机器人领域延伸。在季云峰位于武汉体育学院的实验室中,还有一台颠球实验装置,能够不断地将乒乓球颠起并控制落下轨迹,展现了其精准的控制能力。

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