切球、削球、扣球？新一代乒乓球机器人卷土重来 进博会上见

2019年4月的汉诺威工业博览会上，有一只形似巨型“八爪鱼”的第五代乒乓球机器人与德国乒乓球协会的种子选手一较高下，还获得了默克尔的关注。近日，澎湃新闻www.thepaper.cn）记者获悉，该乒乓球机器人将在11月5日至10日亮相第二届中国国际进口博览会，现场观众有机会亲自上手体验。

澎湃新闻记者获悉，即将在进博会展出的第五代乒乓球机器人“FORPHEUS”由自动化控制及电子设备制造厂商欧姆龙生产，搭载了“Sensing+Control&Think”技术，具有增强人工智能教练功能以及摄像系统，可以预测玩家的行为及回球动作。与此同时，机器人的“肘部和腕部”运动可以打出上旋和下旋球，能够进行更专业的乒乓球训练。

据这款机器人的控制负责人刘晓俊介绍，在2018年首届进博会上，观众对他们展出的第四代乒乓球机器人提出了很高的要求，比如“能不能再打快点？”，“扣个球看看”。

经过9个月的新一轮研发工作，刘晓俊认为，现在的第五代机器人应该能够满足想要“打得更快”的观众。因为FORPHEUS的“神经中枢”——运动控制器，会在小于1/1000秒的时间里会发出指令，告诉机械臂如何巧妙击球。

研发人员在CES2019上演示第五代乒乓球机器人

乒乓球是一项需要快速挥拍的运动。“只有在几十毫秒，甚至几毫秒的高精度控制下才能顺利挥拍击球”，研发人员八濑介绍称，整个团队在制作兼顾速度和精度的硬件，设计能最大限度发挥硬件性能的算法方面耗费了大量时间。

据悉，第五代乒乓球机器人具备“削球和上旋球回球”的能力。为了实现这一功能，研发团队在机器人的关节装置上增加一根轴，形成“多轴机械臂”，达到“如人类手肘般活动”的效果。有了多轴机械臂，机器人能够像人类一样玩出更多的花样，例如切球、削球等。目前，FORPHEUS检测乒乓球的速度和旋转从过去的每秒钟80次，进化到每秒高达220次，位置误差只有5mm甚至更小。

除了机械臂和算法方面的改进，第五代乒乓球机器人还增加了摄像头数量。

研发人员介绍，为了判断人的击球方向，除了身体的动作外，乒乓球机器人还需要感知人持拍的位置和方向。因此，团队将拍摄人的动作的摄像头增加到了两个，并新增了拍摄球拍的摄像头，每秒200次检测球拍的位置与运动，位置误差低于20 mm，角度误差低于2.5°。

第五代乒乓球机器人新增拍摄球拍的摄像头

对体型庞大的乒乓球机器人而言，乒乓球拍的体积非常小，观测起来并非易事。而且，在不同的使用环境中，灯光、人的动作和服装的颜色大相径庭，要从中找准球拍，并为驱动系统进行调整有相当的难度。

此前，乒乓球机器人主要通过球拍上的标记判断球拍的方向。这种模式下，在球拍击球的瞬间，由于球和标记发生重叠，机器人无法计量球拍的数据，只有球拍击球前的数据，难以准确判断球拍方向。

因此，研发团队为第五代乒乓球机器人搭载了新的算法系统，使其能够在不同持拍方式下，“或多或少地预测球拍和球的运动”，从而在击球前预测击球线路。研究人员认为，机器人事先掌握预测线路后，已经能够近似于人那样打出高质量的回球。

第五代乒乓球机器人还具有教练功能。研发人员称，就乒乓球而言，与人类教练相比，FORPHEUS能够让初学者以快得多的速度提高球技。“例如，初学者用3个月就能与老手旗鼓相当，初学者能够掌握专业扣球的感觉。”

欧姆龙还透露，他们正在考虑向社会推出乒乓球机器人技术，希望沿着打磨乒乓球机器人技术和将打磨好的技术推向社会这两个方向来升级FORPHEUS。

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