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582隨著2022北京冬奧會日益臨近，與冬奧相關的諸多高科技產品日益成為“網紅”。
靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人機交互并肩滑行……近日，一個六足滑雪機器人亮相沈陽滑雪場，靈活的身形和優美的姿勢吸引了眾多目光。記者了解到，這款滑雪機器人由上海交通大學自主研發，還獲得了科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項支持。
無獨有偶，在滑雪賽場之外，后勤服務也因加載“硬核科技”而吸睛。這兩天，北京冬奧會、冬殘奧會主媒體中心的智慧餐廳走進公眾視線。在這家餐廳，從廚師到服務生均為機器人，消費者只需掃碼點單，色香味俱佳的佳肴就會通過空中云軌自動送達對應餐桌上空，呈現在用戶眼前。會“掂勺”的機器人大廚更是憑借廚藝征服了中外記者的味蕾。而這個智慧餐廳的主要設計人之一，同樣來自上海交大。
在接受記者采訪時，上海交大的研究人員不約而同地指出：未來，智能機器人技術應用前景廣闊，更多“人機共融”模式的開啟將為科技與娛樂的全新融合提供無限可能。
“六條腿”滑雪機器人
能在真實環境中穿行
和機器人一起滑雪，相信大多數人都沒體驗過。由上海交通大學高峰教授領銜、上海交通大學機械與動力工程學院和電子信息與電氣工程學院組成的足式機器人研究團隊研制的一款六足滑雪機器人，不僅能高速滑雪，還能躲避人群、自己規劃最優路線。
日前，在沈陽滑雪場，這款滑雪機器人在初級與中級雪道中的測試中證明了自己具備敏捷的轉彎、制動能力和強大的自主感知、規劃能力。它能在雪場高速滑行，遇到障礙物還能急轉彎，繼續保持自己矯健的滑雪身姿，還能在滑行的過程中完成高山滑雪運動中的“過旗門”任務。
這款長有“六條腿”的滑雪機器人采用雙板滑雪。中間的四條腿分成兩組，每兩條腿固定在一個滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿態；兩側的兩條腿分別加裝了滑雪杖，用以模仿人，實現點杖的功能。每個滑雪板具有五個自由度，通過控制滑雪板的位姿可以實現滑雪的速度控制、轉彎和制動等功能。
“要知道，滑雪對人的穩定性和靈活性要求極高，設計機器人并研發控制系統參與滑雪活動，挑戰不小。”高峰介紹，研究團隊經過多次科研攻關，在機器人性能操控、感知規劃等關鍵算法設計上取得了創新突破。
研究團隊首先為機器人建立了“大腦”——智能系統，通過設計智能和行為智能的有機融合，使得機器人能夠分析人的滑雪行為數據，模仿人的滑雪動作，適應戶外雪面的環境特性，實現了自主快速穩定地滑行。
在設計過程中，研究團隊分別以人工遙控和自主規劃的方式在滑雪機上對機器人身高、身體俯仰角、重心前后位置、重心左右位置、左右雪板夾角、左右腿高低、左右雪板前后位置進行控制，完成速度控制和轉向控制的測試。其中，人工遙控穩定轉向滑行最高速可達3.2米/秒；自主規劃勻速直線滑行最高速可達5.17 米/秒，穩定轉向滑行最高速可達2.45 米/秒。正是這些關鍵技術的集合，使這款滑雪機器人通過無線遠程人機交互控制，能在真實環境中實現在滑雪人群中穿行，在初級雪道和中級雪道完成高速滑雪和避障安全控制。它也能夠在戶外初級和中級雪道自動完成啟動、滑行、轉彎、制動，無需人為干預。
高峰介紹，冬奧會結束后，這款機器人還可以結合當下5G、無線網絡等先進技術，通過遠程控制，實現滑雪機器人同場競技，創造電-機-競的全新娛樂模式，為滑雪愛好者和青少年創造科技感十足的娛樂新風尚。
機器人化身“大廚”
會做近300道中式菜肴
智能機器人不僅上得了“廳堂”，還入得了廚房。胡辣雞塊、干炒牛河、蒜蓉西蘭花……冬奧會智能餐廳出品的機器人烹飪的各式菜肴，讓人贊不絕口。不僅如此，餐廳內的機器人設備均支持24小時運作，非常高效智能。
“這個餐廳是按照標準化、模塊化原則設計的，已經運行了一段時間。”智慧餐廳的主要設計人之一，上海交通大學機械與動力工程學院機器人研究所副研究員閆維新告訴記者，早在2005年他就開始關注烹飪機器人的研究與開發，還專門前往揚州學習廚藝。目前他已研發出60款以上餐飲服務類機器人。經過16年的迭代更新，如今，亮相冬奧會智能餐廳的機器人已掌握近300種中式菜肴，還會制作漢堡、炸雞和薯條等西式快餐，口味完全不輸專業廚師水準。
下過廚的人都知道，中式菜肴包含煎、炒、烹、炸、煮多項烹飪工藝。一道佳肴不僅講究火候，對配料和調料的投放也很有講究。對機器人而言，看似簡單的過程，科技含量滿滿。比如，在機器人提供用餐服務的過程中，必須有專業可靠的計算機硬件擔當其控制系統的基礎支撐，才能確保機器人自學習、自決策等功能的實現，確保機械模塊有條不紊、精準無誤地完成開蓋、加油、填料等每一道工序。
那么，機器人大廚是怎么保證口味和水準的呢？“這有點類似武俠小說中見招拆招的過程。”閆維新告訴記者，團隊將烹飪全過程進行數字化和動作化凝練，總結為工具模塊、鍋具模塊、火控模塊和投料模塊4種標準模塊，將其結合在一起，再配合控制系統進行復現，完成中餐的標準動作。比如大翻、小翻、圓周晃、直線晃等機械動作，對應的就是人類廚師的晃、顛、劃、翻、推、拉、揚、淋等各種鍋具運動。
“餐飲行業‘無接觸’式用餐服務已成趨勢，餐飲服務機器人市場前景光明。”閆維新介紹，除了口味穩定，能實現中餐烹飪的標準化，節省人力成本等優點，餐飲機器人也有助于傳承中國烹飪文化。“比如，我們可以記錄大師們的烹飪配料、灶上動作和火候把控，再把標準化記錄轉化為機器人控制程序，復制、傳承大師的烹飪技藝。”
此外，無人化操作還能降低食品安全風險。閆維新舉例，烹飪機器人可以實現所有用餐數據的溯源，能夠在食材選取、運輸、中央廚房制作等各環節進行監督，有效保證食品安全。
