麻省理工學(xué)院研發(fā)乒乓球機器人系統(tǒng)：擊球成功率劍指人類水平快訊
麻省理工學(xué)院仿生機器人實驗室最新開發(fā)了一套機器人乒乓球系統(tǒng)，Nguyen 與 Cancio 等人開發(fā)的平臺由一條機器手臂和控制算法構(gòu)成，讓機器人在動態(tài)環(huán)境中精準(zhǔn)完成任務(wù)。
IT之家 6 月 2 日消息，據(jù)外媒 TechXplore 5 月 31 日報道，麻省理工學(xué)院仿生機器人實驗室最新開發(fā)了一套機器人乒乓球系統(tǒng)，能夠以極高的精度使用球拍擊球，包括制造不同的擊球方式與旋轉(zhuǎn)。這項研究已在 arXiv 上發(fā)表論文。
論文作者之一 Kendrick Cancio 表示，實驗室一直在通過創(chuàng)新硬件與控制系統(tǒng)來打造高性能機器人。“我們受機器人與 AI 研究所委托，開發(fā)了這套系統(tǒng)，用于探索動態(tài)操控的潛力，目標(biāo)是讓仿人機器人在乒乓球表現(xiàn)上達(dá)到人類水平。”
MIT 實驗室目前主要研究兩大方向：足式機器人如何靈活行走，以及如何快速操控物體。這兩方面都面臨各自的挑戰(zhàn) —— 前者要能應(yīng)對環(huán)境干擾，后者則講究動作的精準(zhǔn)執(zhí)行。
研究者指出，乒乓球正好結(jié)合了兩者的控制難點，需要系統(tǒng)在極短時間內(nèi)精準(zhǔn)反應(yīng)。論文合著者 David Nguyen 表示：“這正是一個獨特的控制問題，而我們可以借助定制硬件來突破。”
Nguyen 與 Cancio 等人開發(fā)的平臺由一條機器手臂和控制算法構(gòu)成。系統(tǒng)能預(yù)測來球軌跡，并規(guī)劃出擊球的動作，在整個揮拍過程中不斷微調(diào)路徑，以確保球拍以正確的角度、速度與位置命中目標(biāo)。
Nguyen 指出：“我們不僅規(guī)劃手臂下一步的動作，而是為整個揮拍制定路徑，這雖然增加了挑戰(zhàn)，卻能顯著提升命中率。”
這套系統(tǒng)由兩個模塊構(gòu)成：感知模塊與執(zhí)行模塊。前者借助現(xiàn)成的運動追蹤系統(tǒng)，實時捕捉其設(shè)計的乒乓球運動；后者則運算預(yù)測軌跡與最佳擊球方式，并持續(xù)更新執(zhí)行路徑。
Nguyen 介紹，這套機器人手臂為 MIT 自研人形臂的定制版，具備高扭矩與低慣性特點，使其反應(yīng)更快、動作更激烈。“這種控制方式未來可用于搜救等場景，讓機器人在動態(tài)環(huán)境中精準(zhǔn)完成任務(wù)。”
團(tuán)隊通過實測發(fā)現(xiàn)，這套系統(tǒng)能以 88% 的成功率擊中來球，平均出球速度達(dá) 11 米每秒，支持三種不同擊球方式，展現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性與效率。
Cancio 表示：“盡管如今強化學(xué)習(xí)在機器人控制領(lǐng)域被廣泛看好，但我們的研究表明，傳統(tǒng)的約束優(yōu)化依然有不可替代的價值，未來也許能結(jié)合兩種方法的優(yōu)勢。”
Nguyen 補充說，自去年 9 月論文提交以來，系統(tǒng)功能已進(jìn)一步提升，不僅能瞄準(zhǔn)乒乓球臺上的任意位置，還能精準(zhǔn)規(guī)劃拍面與球的接觸過程。
研究人員計劃在后續(xù)工作中進(jìn)一步拓展平臺能力，例如通過為機械臂加裝龍門架結(jié)構(gòu)以擴(kuò)大其活動范圍，讓機器人能夠完整參與人機乒乓球比賽。
Cancio 表示：“我們接下來將提升擊球速度，并嘗試識別標(biāo)準(zhǔn)乒乓球，以便與人類或其他系統(tǒng)更好對比。”
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