可在400米长、坡度18度的中级雪道，以大于10m/s速度滑行；可灵活避让障碍、身姿矫健通过旗门、人机交互并肩滑行……
由上海交大设计研发的六足滑雪机器人 本文图片均为 上海交通大学 供图
近日，由上海交大设计研发的六足滑雪机器人在沈阳完成了初级道、中级道以及与人共同滑雪实验，通过了稳定控制、智能感知、规划决策等多方面的测试。
机器人由上海交大高峰教授领衔、上海交大机械与动力工程学院和电子信息与电气工程学院组成的足式机器人研究团队研制，获得了科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持。
据介绍，这是一台采用双板滑雪的六足机器人，中间的四条腿分成两组，每两条腿固定在一个滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿态，两侧的两条腿分别加装了滑雪杖，用以模仿人，实现点杖的功能。每个滑雪板具有五个自由度，通过控制滑雪板的位姿可以实现滑雪的速度控制、转弯和制动等功能。
滑雪机器人不仅能高速滑雪，还能躲避人群、自己规划最优路线。在初级与中级雪道中的测试，机器人被证明具备敏捷的转弯、制动能力和强大的自主感知、规划能力。它能在雪场高速滑行，遇到障碍物还能急转弯，继续保持自己矫健的滑雪身姿；能在滑行的过程中完成高山滑雪运动中的“过旗门”任务，实现良好的速度、方向控制，具有滑行、急停、避障、绕杆等功能。
滑雪对人的稳定性和灵活性要求极高，而这款机器人可通过无线远程人机交互控制，挑战模仿真人滑雪、在真实雪场环境中穿行人群，并在户外初级和中级雪道自动完成启动、滑行、转弯、制动，无需人为干预。其控制系统的研发技术难度可想而知。
记者从上海交大获悉，研究团队历经多次科研攻关，在机器人性能操控、感知规划等关键算法设计上取得了创新突破，自主完成了从机构设计、系统框架、稳定控制到智能感知、自主规划等一系列环节的关键核心技术研发，最终使滑雪机器人集人机交互、环境感知、轨迹规划、智能决策和稳定控制于一体。
研究团队首先进行了机器人机构设计和驱动器设计制造方面的研究，并为机器人建立了“大脑”智能系统。这个系统包括动态平衡稳定控制、智能感知和智能规划，通过设计智能和行为智能的有机融合，使得机器人能够分析人的滑雪行为数据，模仿人的滑雪动作，适应户外雪面的环境特性，实现了自主快速稳定地滑行。
在设计过程中，研究团队分别以人工遥控和自主规划的方式在滑雪机上对机器人身高、身体俯仰角、重心前后位置、重心左右位置、左右雪板夹角、左右腿高低、左右雪板前后位置进行控制，完成速度控制和转向控制的测试。其中，人工遥控稳定转向滑行最高速可达3.2 m/s；自主规划匀速直线滑行最高速可达5.17 m/s，稳定转向滑行最高速可达2.45 m/s。
研发团队畅想，冬奥会结束后，这款机器人还可以结合当下5G、无线网络等先进技术，通过远程控制，实现滑雪机器人同场竞技，创造电-机-竞的全新娱乐模式，为滑雪爱好者和青少年创造科技感十足的娱乐新风尚。未来，机器人也将成为冰雪运动的重要参与主体，可进一步发挥其科技优势，在高山和冰雪环境中开展巡逻、实施救援，帮助人们规避风险，创造更舒适安全的冰雪体验环境。
