在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一間測試場地內(nèi)，一場別開生面的羽毛球?qū)Q正在上演。與人類選手對戰(zhàn)的，并非另一位人類，而是一個靈活的四足機器人，它揮舞著機械臂，精準(zhǔn)地將飛來的羽毛球擊打回去。這一幕，是該學(xué)院研究團隊最新成果的展示，相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際期刊《科學(xué)·機器人學(xué)》。

這款足式機器人，堪稱一位特殊的“運動員”。它憑借機載感知設(shè)備，能夠預(yù)測羽毛球的飛行軌跡，自主調(diào)整位置，并準(zhǔn)確完成擊球動作。據(jù)研究的第一作者、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機器人系統(tǒng)實驗室的馬云濤博士介紹，這一成果展示了足式機器人在執(zhí)行復(fù)雜、動態(tài)、感知驅(qū)動任務(wù)方面的潛力，為整合機器人的高速感知和全身協(xié)調(diào)能力提供了新的思路。

羽毛球，以其極快的球速和復(fù)雜的運動軌跡，成為測試機器人動態(tài)感知與運動協(xié)調(diào)能力的理想選擇。馬云濤博士解釋說，研究團隊選擇羽毛球作為實驗對象，通過設(shè)定不同難度的擊打目標(biāo)，如固定目標(biāo)和移動目標(biāo)，逐步檢驗并提升機器人的性能。

為了成為合格的“羽毛球選手”，機器人首先需要具備清晰的視覺追蹤能力。然而，現(xiàn)有商用機載相機在穩(wěn)定性、變焦距和信息處理能力等方面，遠(yuǎn)不及人眼。為此，研究團隊開發(fā)了感知噪聲模型，量化機器人運動狀態(tài)對目標(biāo)追蹤的影響，使機器人能夠適應(yīng)動態(tài)模糊、目標(biāo)遮擋等干擾。即使目標(biāo)因高速運動或遮擋短暫消失，機器人也能基于歷史軌跡預(yù)測其位置，并主動調(diào)整身體角度，保持目標(biāo)在相機視野內(nèi)。

另一個挑戰(zhàn)是讓機器人“動得準(zhǔn)”。傳統(tǒng)運動機器人往往將移動與操作任務(wù)分離，導(dǎo)致在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境中表現(xiàn)不佳。而蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團隊，通過強化學(xué)習(xí)統(tǒng)一控制框架，將主動感知、移動和操作功能整合為一體。這項技術(shù)能夠同步協(xié)調(diào)機器人周身的18個關(guān)節(jié)，自主調(diào)整步態(tài)和擊球方式。在測試條件下，機器人已能在單個回合內(nèi)與人類對手進行多次連續(xù)對打，對球場中心區(qū)域的球攔截成功率接近100%。

盡管機器人已展現(xiàn)出令人矚目的表現(xiàn)，但其感知和反應(yīng)能力仍有提升空間。研究團隊計劃通過集成更多傳感器、融合多種傳感模式并優(yōu)化視覺算法，進一步提升機器人的性能。未來，這一成果有望應(yīng)用于更多需要快速響應(yīng)和全身協(xié)調(diào)的復(fù)雜場景，如災(zāi)難響應(yīng)、人機協(xié)作等。

中國社會科學(xué)院中國式現(xiàn)代化研究院研究員李曉華表示，足式機器人相較于輪式和履帶式機器人，具有更強的通用性和適應(yīng)性。隨著人工智能與機器人本體技術(shù)的深度融合和突破，功能更強大、價格更低廉的足式機器人將在工業(yè)、休閑娛樂、居家生活、養(yǎng)老照護等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，成為推動國民經(jīng)濟發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。