冬奧冰壺場(chǎng)驚現(xiàn)“鋼鐵選手”！六足機(jī)器人如何挑戰(zhàn)人類(lèi)冠軍？

當(dāng)冰壺運(yùn)動(dòng)員在賽場(chǎng)上屏息凝神時(shí)，一臺(tái)重75公斤的“鋼鐵選手”正用六條機(jī)械腿模仿人類(lèi)滑行、推桿、旋轉(zhuǎn)——上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全球首款六足冰壺機(jī)器人，在北京2022年冬奧會(huì)上完成了驚艷首秀。這款能精準(zhǔn)控制冰壺軌跡的機(jī)器人，不僅誤差接近輪椅運(yùn)動(dòng)員水平，更為冰面檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練提供了全新工具。

從“輪子打滑”到“仿生六足”：冰壺機(jī)器人的逆襲之路

傳統(tǒng)冰壺機(jī)器人多采用輪式底盤(pán)，但輪子易打滑且可能損傷冰面。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，模仿人類(lèi)運(yùn)動(dòng)員“蹬冰-滑行-推壺”動(dòng)作，設(shè)計(jì)出六足結(jié)構(gòu)。機(jī)器人后腿配備橡膠足尖（類(lèi)似運(yùn)動(dòng)員的防滑鞋），前腿則安裝塑料圓盤(pán)（仿冰壺鞋的低摩擦設(shè)計(jì)），通過(guò)“機(jī)械關(guān)節(jié)變形金剛”般的平行四邊形機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)行走與投壺形態(tài)的無(wú)縫切換。論文數(shù)據(jù)顯示，其投壺后冰壺停止點(diǎn)誤差僅1.105米，與經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的輪椅運(yùn)動(dòng)員相當(dāng)。

“冰面讀心術(shù)”：如何用30秒預(yù)判冰壺走位？

冰壺運(yùn)動(dòng)的精髓在于利用冰面摩擦差異控制軌跡，但傳統(tǒng)機(jī)器人往往“隨機(jī)偏航”。該團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)“等效摩擦系數(shù)”模型，將冰面與冰壺的復(fù)雜摩擦簡(jiǎn)化為兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：前后摩擦比（e）和整體摩擦值（μ）。通過(guò)激光雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描冰面，機(jī)器人能在30秒內(nèi)計(jì)算出最佳投擲角度、推桿力度和旋轉(zhuǎn)速度。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)設(shè)定摩擦比e=30時(shí)，預(yù)測(cè)軌跡與實(shí)際誤差小于0.15米，足以讓冰壺精準(zhǔn)落入“大本營(yíng)”。

人機(jī)對(duì)決實(shí)錄：贏了輪椅選手，卻輸給“擦冰戰(zhàn)術(shù)”

在真實(shí)對(duì)抗測(cè)試中，機(jī)器人展現(xiàn)出驚人實(shí)力：與輪椅運(yùn)動(dòng)員對(duì)決時(shí)以1分優(yōu)勢(shì)獲勝，但與健全運(yùn)動(dòng)員較量時(shí)卻以2分落敗。關(guān)鍵差距在于人類(lèi)獨(dú)有的“擦冰戰(zhàn)術(shù)”——運(yùn)動(dòng)員通過(guò)快速擦拭冰面改變摩擦，而機(jī)器人尚未配備相應(yīng)功能。研究人員坦言：“當(dāng)前技術(shù)更適用于固定摩擦環(huán)境下的冰面檢測(cè)，要完全替代人類(lèi)運(yùn)動(dòng)員還需攻克動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)難題?！?/p>

未來(lái)應(yīng)用：從冬奧賽場(chǎng)到全民冰壺館

除了競(jìng)技領(lǐng)域，這款機(jī)器人已展現(xiàn)出實(shí)用價(jià)值：其搭載的21個(gè)電機(jī)能精確記錄每次投壺?cái)?shù)據(jù)，幫助制冰師優(yōu)化冰面紋理；連續(xù)投擲八小時(shí)不疲勞的特性，使其成為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的“AI陪練”。團(tuán)隊(duì)透露，第二代機(jī)型正研發(fā)冰面實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，未來(lái)或能像“冰面CT機(jī)”般快速掃描冰況。隨著我國(guó)冰雪運(yùn)動(dòng)普及，這類(lèi)機(jī)器人有望進(jìn)駐商業(yè)冰場(chǎng)，讓普通玩家也能體驗(yàn)“冠軍級(jí)投壺指導(dǎo)”。