首頁>科技研發(fā)>Omron Story> 讓更多人體驗到在快樂中成長的技術～讓新手老手都欲罷不能的乒乓機器人

讓更多人體驗到在快樂中成長的技術
～讓新手老手都欲罷不能的乒乓機器人

過去，人們往往會要求機器人,尤其是工業(yè)機器人具備高效作業(yè)能力、超人的處理能力等提升生產(chǎn)率的功能。

如今，單純由人發(fā)出指令、機器人去執(zhí)行的關系正在日漸消失。有了應用于接待、護理工作的交流型機器人以及搭載在智能手機上的人工智能，人們?nèi)粘Ｒ材芡ㄟ^人機溝通，享受便捷生活。

這種人機協(xié)同的關系擁有怎樣的前景？歐姆龍的思考是，實現(xiàn)人類在機器的幫助下挖掘自身能力及潛能的“人機融合”。乒乓機器人“FORPHEUS”就是其中的一個范例。

2014年這款用于體驗“人機融合”的機器人誕生以來，我們每年都會通過展會等形式聽取體驗者的反饋意見，反復開展技術研發(fā)，不斷進步。2017年研發(fā)出的第4代“FORPHEUS”前所未有地拓寬了對打體驗者的視野。用機器人更多地挖掘人類的能力，才能實現(xiàn)機器人助力人類發(fā)展的未來。我們追求的，就是這樣的進化與挑戰(zhàn)。

為了滿足追求更多樂趣的“人類心理”

第4代FORPHEUS的研發(fā)主管小泉昌之

要想充分享受乒乓對打的樂趣，前提是要會發(fā)球、能接住對方的扣球、能保持對打節(jié)奏。新一代FORPHEUS的目標是克服這些條件限制，讓更多人享受到對打的樂趣。

研發(fā)團隊帶頭人小泉昌之分析稱：“迄今為止，我們已經(jīng)讓很多人體驗了對打，新手往往會在發(fā)球上失敗而無法開始對打，老手則會因為單純的對打太枯燥，而無法充分享受其中的樂趣?！?

小泉稱，為了滿足人們追求更多樂趣的愿望，他們研發(fā)出了“發(fā)球功能”、 “扣球預測”以及 “音效功能”這三種功能。”

小泉還回憶道：“我們發(fā)現(xiàn)有三成左右的初學者會在發(fā)球上失敗，所以決定嘗試由機器人代為發(fā)球；我們還發(fā)現(xiàn)能連續(xù)對打的高水平者容易朝機器人扣球，如果機器人能預測扣球，也許就能制造出驚喜；如果用音樂為對打伴奏，就可以和機器人共享快樂。研發(fā)團隊從以往的FORPHEUS體驗者身上得到了啟發(fā)。”

目光聚焦“人體”，讓機器人予以再現(xiàn)

無論是新手還是老手，人人都能享受對打樂趣，提升對打水平。這一目標的背后隱含著研發(fā)方面無盡地付出。

喂球、預測扣球……這些對人類輕而易舉的動作，機器人卻很難做到。研發(fā)團隊把關注點放在了“人體動作”上。

負責裝配發(fā)球功能的植木大地先生介紹稱：“在放慢人體的喂球動作后發(fā)現(xiàn)這是由一連串動作組成的。垂下指尖，略微下放乒乓球，接著擰轉(zhuǎn)手腕將球拋出?！眻F隊在短時間內(nèi)多次改進機器人的手臂部分，最終在機器人身上實現(xiàn)了接近人類喂球軌跡的發(fā)球。

最終實現(xiàn)的發(fā)球功能

扣球預測功能的研發(fā)小組由丸山裕和淺井恭平兩位組成。

FORPHEUS機器人原本就并不擅長接快球，要感知快于普通球速的扣球并做出反應絕非易事。兩位研發(fā)人員開始關注扣球時人體的“伸展”動作。

丸山說：“扣球時，人們大多一邊動肩一邊揮拍，這時人體會大幅伸展?？梢酝ㄟ^讓攝像頭識別這一動作來提前預測對方是否會扣球?！?

淺井充分發(fā)揮出這一預測的作用，并把回球動作裝備在了機器人上。

“實現(xiàn)預測后的下一步，就是要對付快球。FORPHEUS再現(xiàn)出了人類回球的動作，它能像專業(yè)乒乓球選手推擋時那樣，在球很可能會飛到的位置上做好準備，以微小的動作跟上乒乓球并擋回去。”

剛進公司1年的中山雅宗負責加強FORPHEUS原本最不擅長的旋轉(zhuǎn)球運動控制，并提高查找回球位置的攝像頭的性能。經(jīng)過這一改進，解決了原本接旋轉(zhuǎn)球時經(jīng)常揮空拍的問題。

測試扣球預測功能的淺井（左）和中山（右）

音效功能是指在對打時播放音樂，隨著回球速度與球的落點而變化聲音，可根據(jù)人們的乒乓球水平調(diào)整節(jié)奏，讓人們享受對打的樂趣。后來團隊還增加了使FORPHEUS對聲音做出反應的功能。

小泉還關注了人類聽覺信息與注意力之間的關系，得出持續(xù)享受對打樂趣的方法，他這樣說道：

“以人類的注意力為主題開展研究工作的成員為我們提供了啟發(fā)，聲音也是提高注意力的一大要素。一旦聽覺被阻斷，即使是專業(yè)乒乓球選手也很難完全發(fā)揮出自己的水平。我們其實在不經(jīng)意間通過聽覺獲取并利用著節(jié)奏、聲音等各種信息。我們認為，從這一角度來看，音樂可能會成為提高人類注意力的一大動力。”

經(jīng)過反復嘗試，F(xiàn)ORPHEUS終于邁上了新的臺階，讓更多人體會到了“人機融合”的快感。

15,000多名觀眾在CEATEC JAPAN 2017上親眼見證人機對打情景

為什么歐姆龍能創(chuàng)造出乒乓機器人？

FORPHEUS是能對打乒乓球的機器人。但其中所使用的是歐姆龍的工業(yè)設備，是“傳感＆控制＋Think”的核心技術。

統(tǒng)管FORPHEUS研發(fā)工作的川出雅人這樣說道：“歐姆龍能同時做到感知乒乓球軌跡、正確控制機器人、讓機器人配合人的動作而變。我們每天都在致力于把產(chǎn)品與技術結(jié)合到客戶的需求上。比如判斷來球種類時的識別功能，就能夠適用于機器人捕捉工廠部件等需要三維識別的所有現(xiàn)場工作。此外，搭載在FORPHEUS上的時間序列深度學習等技術可以提高汽車駕駛技術中的危機預測能力等由機器做出實時判斷的速度與準確性。”

統(tǒng)管研發(fā)的川出先生

FORPHEUS在回球的同時，還會向?qū)κ謧鬟_“接著來吧”的意圖。未來，它一定會超越乒乓球臺，讓人類在日常生活中獲得機器人的幫助，同時挖掘自身的能力與潛能，指向“人機融合”。

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為了滿足追求更多樂趣的“人類心理”

目光聚焦“人體”，讓機器人予以再現(xiàn)

為什么歐姆龍能創(chuàng)造出乒乓機器人？

目光聚焦“人體”，讓機器人予以再現(xiàn)