作者:Luna 出品:AI远航指南
6月2日,一个让国乒队都瑟瑟发抖的黑科技--MIT麻省理工学院仿生机器人实验室最新研发的乒乓球机器人实现新突破!这货不仅能接球,还能打出11米/秒的“死亡扣杀”,接球成功率高达88%!网友纷纷表示:“这下好了,连机器人都打不过了...”
机器人界的诞生了个"马龙"?
MIT研发的乒乓球机器人在面对MIT工程师连续投掷的150个球时,成功回击了所有三种挥拍方式(loop、drive、chop)的球,命中率约为88%,且击球平均出口速度为11米/秒,快于其他乒乓球机器人,甚至接近人类球员的最高回球速度。
相关研究《High Speed Robotic Table Tennis Swinging Using Lightweight Hard ware with Model Predictive Control》发表在网站arXiv上。
研究团队的肯德里克·坎西奥(Kendrick Cancio)表示,实验室一直在通过创新硬件与控制系统来打造高性能机器人。“我们受机器人与 AI 研究所委托,开发了这套系统,用于探索动态操控的潜力,目标是让仿人机器人在乒乓球表现上达到人类水平。”
这话说得轻巧,但我怎么听着像是在下战书啊?
为什么选择乒乓球?
相信大家和我一样,疑惑为啥非得是乒乓球?研究团队的大卫·阮(David Nguyen)给出答案,因为乒乓球完美结合灵活移动和精准控制两大机器人研究难题。
想象一下,机器人要在0.1秒内判断来球方向、计算回球轨迹、调整手臂姿势...要求系统在极短时间内做出精准反应,这难度不亚于让一个刚学会走路的孩子去跳芭蕾。
大卫·阮(David Nguyen)表示:“这正是一个独特的控制问题,而我们可以借助定制硬件来突破。”乒乓球机器人采用改良的MIT人形臂。该臂的肩部由q1至q3组成,直接连接有执行器;而q4执行器通过短皮带传动控制肘部。q5是一个较小的Dynamixel电机,因为定位桨叶所需的扭矩很小。
这个系统有多牛?
由大卫·阮(David Nguyen)与肯德里克·坎西奥(Kendrick Cancio)等研究人员所开发的平台,是由机械臂以及控制算法共同构成的,此系统拥有预测来球轨迹的能力,并且可规划击球动作,在整个挥拍过程当中持续对路径进行微调,以此保证球拍可以以恰当的角度、速度以及位置命中目标。
这个系统主要包含两个部分:
感知模块:其作用类似于机器人的“眼睛”,借助运动追踪系统实时捕捉乒乓球的位置。
执行模块:其功能类似于机器人的“大脑”,负责计算怎样回球。其中最厉害的当属他们定制的机械臂,有高扭矩、低惯性的特点,动作快速且精准有力。
蓝色部分显示,Windows机器运行OptiTrack Motive软件,该软件负责读取摄像头数据、捕捉标记数据,并通过NatNet网络发布。
黄色部分的Linux Hub计算机接收并过滤这些标记数据,然后通过LCM在OptiTrack Listener进程中发布。此外,在HC上,预测过程计算球到达机械臂时的预期状态,然后通过LCM发送到第二个Linux arm计算机(AC)。
绿色部分的AC在主过程中接收预测信息,然后与优化过程交互,根据击球条件接收新的轨迹。最后,主过程向arm Communication process发送机械臂指令,后者负责低级控制,并通过以太网和CAN与硬件接口,使用中间件板。
大卫·阮表示他们并非简单地规划下一步动作,而是为整个挥拍过程设计出完整的路径——这类似于下棋时并非仅仅思考下一步该如何走,而是已然设想好了十步之后的局面。
88%的成功率意味着什么?
测试结果显示,这个机器人能以88%的成功率击中球。可能你觉得这不算高?但要知道它比人类状态稳定,不会像人类一样因为昨晚熬夜而状态不佳,不会因为对手长得帅/漂亮而分心,更不会因为输了前几个球就心态爆炸,而且自去年9月论文提交后,系统还在不断升级,现在已经能瞄准球台任意位置了。我怀疑再过段时间,它都能打出旋转球了...
在AI和强化学习大行其道的今天,这个团队却用传统的约束优化方法取得了惊人成果。肯德里克说:"强化学习确实很火,但传统方法依然有其不可替代的价值。"这让我想起一句话:"当所有人都在追新潮时,有时候回头看看老方法反而能发现新大陆。"
未来会爆发人机大战?
研究团队接下来的计划是扩大机器人的活动范围,使其可完整地参与比赛。也就是说,在不久的将来我们或许可目睹人机乒乓球大战!想象一下那样的场景:人类选手挥汗如雨,机器人却镇定自若,人类会因为失误而摔拍子,机器人则只会冷静地剖析错误原因...
但大家先不必惊慌,虽然这个机器人十分厉害,但它目前还无法移动,并且只能回球而不能发球。不过依照这样的发展速度,估计用不了多久我们就能看到全能的乒乓球机器人了,到那时国家队的选拔标准或许要增添一条:“可击败MIT机器人”。
看到此处,你可能会发问:那我们人类以及哪些优势呢?至少就目前而言:我们可尽情享受打乒乓球的乐趣,输了可以找寻借口,赢了可进行庆祝,最为关键的是,机器人再怎么厉害也是人类创造出来的。就如同这个项目的科学家们所说,他们并非在创造对手,而是在突破技术的界限。
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这项研究让我想起乒乓球运动本身的魅力——它既需要精准的控制,又需要灵活的策略;既是技术的比拼,也是心理的较量。而这个机器人项目,恰好体现了科技与人文的完美结合。