在給定真實感知的情況下,研究人員評估了在指令揮拍時間到達攔截位置0.1米范圍內(nèi)的擊球百分比。仿真結果表明,在發(fā)球區(qū),機器狗攔截來球幾乎一攔一個準,失敗率可忽略不計。但在發(fā)球區(qū)邊界或羽毛球直接落在機器狗身后時,預測羽毛球軌跡并成功攔截就變得非常困難。當羽毛球從正上方或正后方接近機器狗時,它必須直接向上俯仰,這對機器狗來說很有難度。執(zhí)行10m/s的揮拍速度時,機器狗基本都能跟蹤指令速度;速度超過10m/s時,精度就會下降。當命令其以19m/s揮拍時,機器狗出現(xiàn)了最高執(zhí)行速度,即12.06m/s。相比之下,業(yè)余羽毛球運動員可以達到20m/s至30m/s的揮拍速度。系統(tǒng)在接近其電流和關節(jié)速度極限的情況下運行以實現(xiàn)這些指令。更高的指令速度導致基座角速度增加,表明基座姿態(tài)控制與操作器揮動之間存在耦合。球拍在指令的擊球時刻精確到達其最近點。在指令12m/s揮拍時,機器狗執(zhí)行的平均揮拍速度為10.8m/s,平均位置誤差為0.117米。換句話說,當球拍以目標速度移動時,僅有0.0108秒的偏移。
在整個羽毛球大戰(zhàn)中,機器狗會自主學習動態(tài)調(diào)整相機姿態(tài),根據(jù)任務緊迫性動態(tài)調(diào)整步態(tài),包括短距離微調(diào)姿態(tài)、中距離不規(guī)則步態(tài)、長距離類疾馳步態(tài)等。例如,它以快跑進行遠距離快速攔截,并在近距離回擊時穩(wěn)定,動態(tài)協(xié)調(diào)手臂和腿部。
打羽毛球的難點在于需要復雜的步法和上肢運動之間的相互協(xié)調(diào)。對機器狗來說,這也是一項需要精確協(xié)調(diào)感知、移動和手臂揮動的任務。更進一步來說,需要在動態(tài)環(huán)境中協(xié)調(diào)下肢與上肢之間的運動,并使肢體控制與感知對齊。這不僅依賴于硬件,還取決于控制算法。當前控制器和硬件存在不足,而羽毛球對感知、移動和操作之間復雜的相互作用提出了極高的要求,需要平衡“快速響應的移動”與“精確的手臂運動”。
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