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上海交大自主研发六足滑雪机器人
获得“科技冬奥”重点专项支持
近日在沈阳完成了初级道、中级道
以及与人共同滑雪实验
其身形灵活、姿势优美
通过无线远程人机交互控制
让大家体验和机器人一起滑雪的乐趣
灵活避让障碍、身姿矫健通过旗门、人机交互并肩滑行……和机器人一起滑雪，相信大多数人都没体验过。近日，由上海交通大学设计研发的六足滑雪机器人在沈阳完成了初级道、中级道以及与人共同滑雪实验，通过了稳定控制、智能感知、规划决策等多方面的测试。这款滑雪机器人是在“科技冬奥”的号召下，由上海交通大学高峰教授领衔，上海交通大学机械与动力工程学院和电子信息与电气工程学院组成的足式机器人研究团队研制，获得了科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持。
本次测试，滑雪机器人在400米长、坡度18度的中级雪道，以大于10m/s速度滑行，运用智能感知、制动控制等技术，完成了机器人竞速、转弯、规划路线、规避障碍以及人与机器人交互等试验科目，除了身形灵活、姿势优美外，它能通过无线远程人机交互控制，在真实的滑雪环境中穿行滑雪人群，让大家体验和机器人一起滑雪的乐趣。
助力“科技冬奥”
六足滑雪机器人亮相雪场
不仅能高速滑雪，还能躲避人群、自己规划最优路线。滑雪机器人在初级与中级雪道中的测试，证明了自己具备敏捷的转弯、制动能力和强大的自主感知、规划能力。它能在雪场高速滑行，遇到障碍物还能急转弯，继续保持自己矫健的滑雪身姿，还能在滑行的过程中完成高山滑雪运动中的“过旗门”任务，能够实现良好的速度、方向控制，具有滑行、急停、避障、绕杆等功能。
据介绍，上海交通大学足式机器人团队研发的这款滑雪机器人是六足机器人，采用双板滑雪。中间的四条腿分成两组，每两条腿固定在一个滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿态，两侧的两条腿分别加装了滑雪杖，用以模仿人，实现点杖的功能。每个滑雪板具有五个自由度，通过控制滑雪板的位姿可以实现滑雪的速度控制、转弯和制动等功能。
在本次测试的滑雪场上，六足滑雪机器人在初级雪道和中级雪道完成了高速滑雪和避障安全控制，它的滑行速度、转弯技能、避障能力，以及稳定性、安全性、可靠性都取得了不俗的成绩。
能模仿人滑雪
可在真实雪场环境中穿行人群
滑雪对人的稳定性和灵活性要求极高，设计机器人并研发控制系统参与滑雪活动，挑战不小。本次测试的滑雪机器人由上海交通大学自主研发，研究团队经过历经多次科研攻关，在机器人性能操控、感知规划等关键算法设计上取得了创新突破，自主完成了从机构设计、系统框架、稳定控制到智能感知、自主规划等一系列环节的关键核心技术研发，最终使滑雪机器人集人机交互、环境感知、轨迹规划、智能决策和稳定控制于一体。
研究团队首先进行了机器人机构设计和驱动器设计制造方面的研究，并为机器人建立了“大脑”——智能系统。这个系统包括动态平衡稳定控制、智能感知和智能规划，通过设计智能和行为智能的有机融合，使得机器人能够分析人的滑雪行为数据，模仿人的滑雪动作，适应户外雪面的环境特性，实现了自主快速稳定地滑行。
在设计过程中，研究团队分别以人工遥控和自主规划的方式在滑雪机上对机器人身高、身体俯仰角、重心前后位置、重心左右位置、左右雪板夹角、左右腿高低、左右雪板前后位置进行控制，完成速度控制和转向控制的测试。其中，人工遥控稳定转向滑行最高速可达3.2 m/s；自主规划匀速直线滑行最高速可达5.17 m/s，稳定转向滑行最高速可达2.45 m/s。
正是这些关键技术的集合，使这款滑雪机器人通过无线远程人机交互控制，能在真实环境中实现在滑雪人群中穿行，在初级雪道和中级雪道完成高速滑雪和避障安全控制。它也能够在户外初级和中级雪道自动完成启动、滑行、转弯、制动，无需人为干预。
人机共融
为后冬奥会时代增添畅想
滑雪机器人不仅是“科技冬奥”的直观体现，同时也以“人机共融”的理念为后冬奥时代提供了无限畅想。研究团队表示，“冬奥会结束后，这款机器人还可以结合当下5G、无线网络等先进技术，通过远程控制，实现滑雪机器人同场竞技，创造电-机-竞的全新娱乐模式，为滑雪爱好者和青少年创造科技感十足的娱乐新风尚。”
“开展包括大众冰雪在内的多项群众性冰雪活动，推进3亿人参与冰雪运动，助力全民健康”。未来，机器人也将成为冰雪运动的重要参与主体，发挥科技优势，在高山和冰雪环境中开展巡逻、实施救援，帮助人们规避风险，创造舒适安全的冰雪体验环境。而“人机共融”的特点还将为未来竞技模式的拓展、科技与娱乐的全新融合提供无限可能。
不仅能高速滑雪
还能躲避人群、自己规划最优路线
交大自主设计研发的滑雪机器人
为后冬奥会时代增添畅想
让我们共同期待吧！
来源 | 机械与动力工程学院
通讯员 | 高岳、齐臣坤、江倩倩
编辑 | 许杨婧
责任编辑 | 金雪
