滑雪機器人：讓人類和機器共享冰雪娛樂

靈活避讓障礙、身姿矯健通過旗門、人機交互并肩滑行……

和機器人一起滑雪，相信大多數人都沒體驗過。近日，由上海交通大學設計研發的六足滑雪機器人在沈陽完成初級道、中級道及與人共同滑雪實驗，通過了穩定控制、智能感知、規劃決策等多種測試。

這款滑雪機器人由上海交通大學教授高峰領銜，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，獲得了科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項支持。

“測試中，滑雪機器人在400米長、坡度18度的中級雪道，以大于10米/秒的速度滑行，完成了競速、轉彎、規劃路線、規避障礙以及人與機器人交互等試驗。”高峰對《中國科學報》說，“除了身形靈活、姿勢優美外，它能通過無線遠程人機交互控制，在真實的滑雪環境中穿行人群，讓大家體驗和機器人一起滑雪的樂趣。”

這款滑雪機器人有六條腿，中間四條腿分兩組，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，從而實現點杖功能。每個滑雪板具有五個自由度，通過控制滑雪板的位姿，可以實現速度控制、轉彎和制動等功能。

“它能在雪場高速滑行，遇到障礙物還能急轉彎，還能在滑行過程中完成高山滑雪運動中的‘過旗門’任務，能實現良好的速度、方向控制，具有滑行、急停、避障、繞桿等功能。”高峰介紹說，“這證明它具備敏捷的轉彎、制動能力和強大的自主感知、規劃能力。”

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自然挑戰不小。

為研發這款滑雪機器人，團隊經過歷經多次科研攻關，在機器人性能操控、感知規劃等關鍵算法上取得了創新突破，自主完成了從機構設計、系統框架、穩定控制到智能感知、自主規劃等一系列關鍵技術研發，最終使滑雪機器人集人機交互、環境感知、軌跡規劃、智能決策和穩定控制于一體。

在機器人機構設計和驅動器設計制造方面，團隊為機器人建立了“大腦”——智能系統。這個系統包括動態平衡穩定控制、智能感知和智能規劃，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。

測試中，研究團隊分別以人工遙控和自主規劃方式，在滑雪機上對機器人身高、身體俯仰角、重心前后左右位置、左右雪板夾角、左右腿高低進行控制，完成速度和轉向測試。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，自動完成各種動作而無需人為干預。