大學生自主研發深度學習機器人 會打太極、跳舞

2019-01-08 10:14 來源: 長江網
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  長江網1月8日訊(武昌理工學院i記者鄭思穎 劉明楊)“蹲下、起立、向左轉、原地轉圈......”1月8日,在武昌理工學院第九屆大學生成功素質展示節成果展上,搖頭晃腦、肢體靈活的機器人NAO一出場就吸引了所有人的目光。據瞭解,它除了能完成基本的動作外,還會打太極等各種“舞技”。

  這個機器人是由該校機器人協會幾名大學生歷時2個月自主完成的,採用了深度學習的方法。“這使它能像人類嬰兒一般擁有學習能力,並且能夠和人親切地互動。”協會會長、計算機科學與技術1703班的孫新同學介紹説,“NAO機器人可以通過學習肢體語言和具體表情來推斷出人的情感變化,隨着時間的推移和長期的訓練‘記住’更多的人,並且能夠分辨這些人不同的行為及面孔。”

  記者在現場看到,機器人NAO通體由黑白兩色組成,兩隻“耳朵”又大又圓,手是根據人類模型仿製的,表情呆萌,在聲音的指示下做出一系列響應。它除了能完成“蹲下、起立”等基本的動作,還給大家“秀”了一段自己的“舞技”,它踏着節奏搖擺着手臂,跟隨音樂移動着步伐,展示了一段簡單完整並且活潑可愛的舞蹈,還打了一段太極拳,讓許多從未親身接觸過機器人的老師和同學們感受到機器人的可愛與親切。

  孫新介紹,深度學習機器人和傳統機器人學習最重要的區別就在於它的性能隨着數據量的增加而增強。深度學習算法需要大量數據才能很好理解其中藴含的模式。所以孫新和其他小組成員們收集了大量數據並不斷地訓練NAO。

  據瞭解,深度學習算法試圖從大量數據中提取高層特徵,這是深度學習與眾不同的一部分,同時也是超越傳統機器學習的重要一步。NAO的另一大特點是它的嵌入式軟件。通過這些軟件,NAO可以進行聲音合成、音響定位、探測視覺圖像、探測障礙物以及通過自身大量的發光二極管來產生視覺效果或進行互動等行為。

  在操作方面,NAO機器人擁有一個慣性導航儀裝置,來保持在移動模式下的平穩。還可以靠超聲波傳感器探測並繞過障礙物,這使它的動作靈活行為準確。它的每隻腳上都配備有四個壓力傳感器,用以確定每隻腳壓力中心的位置,還可以進行適當調整使NAO更好的保持平衡。

  武昌理工學院的機器人協會於2016年創立,從最開始的6個人,目前已經發展到200餘人,有三位專業老師指導。孫新説,大部分學生都是來自於信息工程學院,雖然機器人研究與自己的專業課掛鈎,但是課堂上的知識遠遠不夠,像寫代碼這類複雜的內容,完全靠自學。研究過程中,面對不懂,面對失敗,大家都有過放棄的念頭,還好不忘初心,大家都堅持了下來。

  例如在軟件研發的過程中,成員們遇到了不少困難。而語言障礙成了第一個“攔路虎”:“因為這些編譯器都是全英文的,有很多專業英文名稱。”孫新説,“但最後我們都很好地克服了。”機器人協會成員胡天同學也表示,有時候編程,有些東西弄不出來,就特別煩,有時候就想放棄,因為想提升自己,就一直堅持下來了。胡天説,課堂理論運用到了實踐,在機器人研發中提升了他的實踐能力。

  目前,該校機器人協會把研究的重心放在“機器人NAO”上,他們暫時還只會簡單的站立、蹲下、叉腰、舞蹈、打太極等動作,如何讓他們跑起來,踢球、防禦、射門,能夠參加一場踢足球比賽,並取得勝利,是協會成員們的目標。

  記者採訪到研發小組的指導老師曾輝,他表示:“目前我們主要的研究方向是在機器人自然語言分析和交互上,首先需要讓機器人能夠理解人類的自然語言指令,然後根據指令,從語音方面對反饋結果進行組合,進而在數據和動作方面進一步的進行反饋。”曾輝老師對協會未來的發展充滿信心,“目前我們團隊在機器人方面已獲得一個國家實用新型專利和一個發明專利,後面還會進一步申請到相關軟件的著作權。”

  據瞭解,該校機器人協會先後在2016年中國機器人大賽中獲得二等獎2項,三等獎1項;2016年全國機器人創意設計大賽中獲得二等獎1項;2017年世界機器人大賽-RoboCom青少年挑戰賽中獲得亞軍獎1項,一等獎1項;2017年中國機器人大賽中獲得一等獎1項,二等獎2項,三等獎2項;2018年中國工程機器人大賽中獲得二等獎2項;2018年中國機器人大賽中獲得二等獎4項,三等獎1項;湖北高校最具活力大學生社團一等獎等。目前共獲得17項國家級獎項、1項省級獎項,獲獎數量和質量位居全國同類高校前列。他們負責研發的餐飲服務機器人、按摩機器人、酒保機器人等還投放到了市場。

 

責編:王衝

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