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讓更多人體驗(yàn)到在快樂中成長的技術(shù)
～讓新手老手都欲罷不能的乒乓機(jī)器人

過去，人們往往會要求機(jī)器人,尤其是工業(yè)機(jī)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(jī)器人去執(zhí)行的關(guān)系正在日漸消失。有了應(yīng)用于接待、護(hù)理工作的交流型機(jī)器人以及搭載在智能手機(jī)上的人工智能，人們?nèi)粘Ｒ材芡ㄟ^人機(jī)溝通，享受便捷生活。

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

2014年這款用于體驗(yàn)“人機(jī)融合”的機(jī)器人誕生以來，我們每年都會通過展會等形式聽取體驗(yàn)者的反饋意見，反復(fù)開展技術(shù)研發(fā)，不斷進(jìn)步。2017年研發(fā)出的第4代“FORPHEUS”前所未有地拓寬了對打體驗(yàn)者的視野。用機(jī)器人更多地挖掘人類的能力，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人助力人類發(fā)展的未來。我們追求的，就是這樣的進(jìn)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(biāo)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(tuán)隊(duì)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(yàn)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?yàn)閱渭兊膶Υ蛱菰?，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(yù)測”以及 “音效功能”這三種功能?！?br />
小泉還回憶道：“我們發(fā)現(xiàn)有三成左右的初學(xué)者會在發(fā)球上失敗，所以決定嘗試由機(jī)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(jī)器人扣球，如果機(jī)器人能預(yù)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(jī)器人共享快樂。研發(fā)團(tuán)隊(duì)從以往的FORPHEUS體驗(yàn)者身上得到了啟發(fā)?！?

目光聚焦“人體”，讓機(jī)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(biāo)的背后隱含著研發(fā)方面無盡地付出。

喂球、預(yù)測扣球……這些對人類輕而易舉的動(dòng)作，機(jī)器人卻很難做到。研發(fā)團(tuán)隊(duì)把關(guān)注點(diǎn)放在了“人體動(dòng)作”上。

負(fù)責(zé)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(dòng)作后發(fā)現(xiàn)這是由一連串動(dòng)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(tuán)隊(duì)在短時(shí)間內(nèi)多次改進(jìn)機(jī)器人的手臂部分，最終在機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)了接近人類喂球軌跡的發(fā)球。

最終實(shí)現(xiàn)的發(fā)球功能

扣球預(yù)測功能的研發(fā)小組由丸山裕和淺井恭平兩位組成。

FORPHEUS機(jī)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(yīng)絕非易事。兩位研發(fā)人員開始關(guān)注扣球時(shí)人體的“伸展”動(dòng)作。

丸山說：“扣球時(shí)，人們大多一邊動(dòng)肩一邊揮拍，這時(shí)人體會大幅伸展?？梢酝ㄟ^讓攝像頭識別這一動(dòng)作來提前預(yù)測對方是否會扣球。”

淺井充分發(fā)揮出這一預(yù)測的作用，并把回球動(dòng)作裝備在了機(jī)器人上。

“實(shí)現(xiàn)預(yù)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(dòng)作，它能像專業(yè)乒乓球選手推擋時(shí)那樣，在球很可能會飛到的位置上做好準(zhǔn)備，以微小的動(dòng)作跟上乒乓球并擋回去?！?

剛進(jìn)公司1年的中山雅宗負(fù)責(zé)加強(qiáng)FORPHEUS原本最不擅長的旋轉(zhuǎn)球運(yùn)動(dòng)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(jìn)，解決了原本接旋轉(zhuǎn)球時(shí)經(jīng)常揮空拍的問題。

測試扣球預(yù)測功能的淺井（左）和中山（右）

音效功能是指在對打時(shí)播放音樂，隨著回球速度與球的落點(diǎn)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(tuán)隊(duì)還增加了使FORPHEUS對聲音做出反應(yīng)的功能。

小泉還關(guān)注了人類聽覺信息與注意力之間的關(guān)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(shí)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(rèn)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(dòng)力?！?

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

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

為什么歐姆龍能創(chuàng)造出乒乓機(jī)器人？

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

統(tǒng)管FORPHEUS研發(fā)工作的川出雅人這樣說道：“歐姆龍能同時(shí)做到感知乒乓球軌跡、正確控制機(jī)器人、讓機(jī)器人配合人的動(dòng)作而變。我們每天都在致力于把產(chǎn)品與技術(shù)結(jié)合到客戶的需求上。比如判斷來球種類時(shí)的識別功能，就能夠適用于機(jī)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(shí)間序列深度學(xué)習(xí)等技術(shù)可以提高汽車駕駛技術(shù)中的危機(jī)預(yù)測能力等由機(jī)器做出實(shí)時(shí)判斷的速度與準(zhǔn)確性?！?

統(tǒng)管研發(fā)的川出先生

FORPHEUS在回球的同時(shí)，還會向?qū)κ謧鬟_(dá)“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(jī)器人的幫助，同時(shí)挖掘自身的能力與潛能，指向“人機(jī)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(jī)器人予以再現(xiàn)

為什么歐姆龍能創(chuàng)造出乒乓機(jī)器人？

為什么歐姆龍能創(chuàng)造出乒乓機(jī)器人？