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2022.04.08

AI籃球機(jī)器人CUE的研發(fā)奮斗記【第4期】
-因?yàn)橄胍獔?bào)恩而堅(jiān)持挑戰(zhàn)-

目錄

? 原型是一位漫畫(huà)界的超級(jí)巨星
? CUE不僅掌握了精準(zhǔn)投籃,還掌握了運(yùn)球,研發(fā)邁向了全新舞臺(tái)
? 站上擊球區(qū)不斷摸索的外行們
? 希望能夠向籃球界報(bào)恩
? 下個(gè)挑戰(zhàn)目標(biāo),過(guò)障礙運(yùn)球

豐田制造的AI籃球機(jī)器人CUE作為B聯(lián)賽的選手,隸屬東京Alvark。2019年,它創(chuàng)下了“人型機(jī)器人籃球罰球連續(xù)進(jìn)球數(shù)最多”的吉尼斯世界紀(jì)錄。

本文將帶您簡(jiǎn)單回顧一下,迄今為止刊登在豐田汽車(chē)官網(wǎng)上的三期研發(fā)道路的介紹內(nèi)容。

原型是一位漫畫(huà)界的超級(jí)巨星

首先,CUE從何而來(lái)?2017年,在“從零開(kāi)始挑戰(zhàn)人工智能的研發(fā)”這一主題下,豐田技術(shù)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“豐技會(huì)”)※開(kāi)始了相關(guān)項(xiàng)目的研究工作,CUE便誕生于其中。之所以取名為“CUE”,是因?yàn)檫@個(gè)單詞中蘊(yùn)含著“契機(jī)”的意思,大家希望它能成為讓人們開(kāi)始挑戰(zhàn)新事物的一個(gè)契機(jī)。

其中一名項(xiàng)目成員曾說(shuō)出了著名籃球漫畫(huà)《灌籃高手》中主人公櫻木花道的臺(tái)詞:“(練習(xí)投籃)2萬(wàn)次,夠嗎”。聽(tīng)了他的話,成員們想到了一個(gè)主意:“如果能用人工智能計(jì)算出離球框的距離,研發(fā)出百發(fā)百中的投籃機(jī)器人,豈不是很厲害”。于是,夢(mèng)幻AI籃球機(jī)器人“CUE”的研發(fā)工作就此開(kāi)始。

※豐田技術(shù)會(huì):成立于1947年。是豐田汽車(chē)公司員工們自愿加入的團(tuán)體,其宗旨是提高會(huì)員們的技術(shù)和技能,增進(jìn)會(huì)員之間的友誼,為各事業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。會(huì)員數(shù)大約有30000人。作為工作時(shí)間外的活動(dòng),這里成為了大家學(xué)習(xí)編程、圖像識(shí)別、AI、車(chē)身制造等技術(shù)的場(chǎng)所。

一個(gè)接一個(gè),CUE進(jìn)行了精準(zhǔn)無(wú)比的投籃,且毫無(wú)失誤。CUE3在比賽中,還創(chuàng)下了“人型機(jī)器人籃球罰球連續(xù)進(jìn)球數(shù)最多(包含助攻),即2020次”的吉尼斯世界紀(jì)錄。雖然他們故意讓數(shù)字停在了2020次,沒(méi)有超過(guò)人類(lèi)罰球連續(xù)進(jìn)球數(shù)最多的5221次這一記錄(1996年),但要知道,NBA史上以最強(qiáng)得分手出名的Stephen Curry,他的罰球連續(xù)進(jìn)球數(shù)量為80個(gè)(2020賽季),和他比較后便不難看出CUE創(chuàng)下的紀(jì)錄非常厲害。

然后這次,進(jìn)一步提升后的CUE5誕生了。

聽(tīng)說(shuō)在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)上首次亮相的CUE5,在茨城機(jī)器人大賽(2021年12月18日)上進(jìn)行了表演,我們便進(jìn)行了相關(guān)采訪。

CUE不僅掌握了精準(zhǔn)投籃,還掌握了運(yùn)球,研發(fā)邁向了全新舞臺(tái)。

這是CUE5在對(duì)茨城機(jī)器人大賽表演進(jìn)行彩排時(shí)的樣子。罰球、三分球、中線投籃、運(yùn)球,它的動(dòng)作非常連貫流暢。

這便是從CUE4改款后的新款——CUE5。在以往投籃技術(shù)的基礎(chǔ)上,它還向大家展示了全新的運(yùn)球技術(shù)(時(shí)速為7km)。

由于增加了CUE4之前都沒(méi)有的左手運(yùn)轉(zhuǎn)軸,所以CUE5的動(dòng)作更加像真人一樣流暢。對(duì)此,R-開(kāi)拓部的辻本崇好主管說(shuō):“我們甚至做到了迄今為止都沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)過(guò)的運(yùn)球動(dòng)作?!?/p>

辻本主管/研發(fā)經(jīng)理、控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)人

由于動(dòng)作干凈利落,機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率減少了,這么一來(lái)就能夠減輕劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的搖晃。

另外,由于在腳上安裝了攝像機(jī),所以傳感功能也有了很大進(jìn)步??梢钥吹?,在操作畫(huà)面上像熱成像一樣有顏色的部分,是為了識(shí)別手掌到球的距離以及認(rèn)定正確位置的新系統(tǒng)。

大家看籃球比賽的時(shí)候很難注意到,其實(shí)受球的氣壓和球場(chǎng)等條件的影響,每次球彈起來(lái)的方式都會(huì)有微妙的變化。面對(duì)這種情況,人會(huì)無(wú)意識(shí)地做出應(yīng)對(duì),但機(jī)器人缺乏在這方面的精度。

CUE的程序會(huì)正確讀取每次球彈回來(lái)的位置,然后根據(jù)自己的判斷動(dòng)手學(xué)習(xí),通過(guò)這些操作最后達(dá)到在任何場(chǎng)地都能靈活應(yīng)對(duì)的目標(biāo)?,F(xiàn)在CUE是用左手進(jìn)行運(yùn)球的,不過(guò)理論上來(lái)說(shuō)它的左右手都可以進(jìn)行運(yùn)球。

上圖為脫下外面那層黑色外套的CUE5??梢钥吹剿碾姵卦O(shè)置在胸前。它擁有像人一樣的關(guān)節(jié)部位,因此可活動(dòng)范圍很大,同時(shí)可以依靠轉(zhuǎn)動(dòng)小型輪胎來(lái)進(jìn)行移動(dòng)

雖然受到新冠疫情等因素的影響,CUE暫時(shí)遠(yuǎn)離了舞臺(tái),但在背后,經(jīng)過(guò)研發(fā)人員們的不斷努力,CUE完成了很大的版本升級(jí)。

CUE5在迄今為止的B聯(lián)賽上表現(xiàn)出色,因而獲得了國(guó)際奧林匹克委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)IOC)的邀請(qǐng),參加了2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)。雖然沒(méi)有在電視上播出,但是CUE5在比賽前和中場(chǎng)休息時(shí)的展覽中進(jìn)行了表演。

當(dāng)時(shí)持續(xù)約2周的表演在社交網(wǎng)絡(luò)上流傳開(kāi)來(lái),海外媒體在報(bào)道它半場(chǎng)投籃(距離籃筐14m)失誤時(shí)表示“沒(méi)想到CUE會(huì)投籃失誤”,足以見(jiàn)得它那精準(zhǔn)無(wú)比的投籃技術(shù)已經(jīng)獲得了世界各地人們的認(rèn)可。

站上擊球區(qū)不斷摸索的外行們

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人R-開(kāi)拓部的野見(jiàn)知弘表示“現(xiàn)在備受世界矚目的CUE,其實(shí)最初時(shí)并非一帆風(fēng)順,我們也經(jīng)歷了無(wú)數(shù)辛苦與失敗?!?/p>

豐技會(huì)成員最初開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目時(shí),更多的是出于項(xiàng)目成員的興趣,制定目標(biāo)時(shí)也沒(méi)有過(guò)多考慮能否達(dá)成,主要目的是想通過(guò)項(xiàng)目改變工作方式、從挑戰(zhàn)中得到成長(zhǎng),希望對(duì)實(shí)際工作起到良好的影響效果。

彼時(shí)制定的項(xiàng)目研發(fā)最終目標(biāo),是參加自己主辦的志愿者活動(dòng),因此即便失敗了,也可以用“我們只是外行”為借口收?qǐng)觥?/p>

但是,當(dāng)CUE加入東京Alvark隊(duì)成為正式球員后,這一項(xiàng)目就再也不是“興趣”而是“工作”了。我們必須對(duì)花錢(qián)來(lái)賽場(chǎng)觀看東京Alvark球隊(duì)比賽的觀眾們負(fù)責(zé)。并且,在項(xiàng)目成為正式工作后,自然而然也背負(fù)起了豐田和東京Alvark隊(duì)的招牌。再也不能輕描淡寫(xiě)以一句“我們只是外行”來(lái)搪塞了。

當(dāng)自愿發(fā)起的項(xiàng)目成為了一項(xiàng)肩負(fù)重任的工作,成員們也隨之萌生出了專(zhuān)業(yè)意識(shí)。

野見(jiàn)主管/項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

在開(kāi)展研發(fā)工作的這4年之間,我們有幸經(jīng)歷了吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證、參加日本B聯(lián)賽全明星賽等重大挑戰(zhàn)。如果當(dāng)初沒(méi)有站上擊球區(qū),這一切都不會(huì)發(fā)生。一路走來(lái),我們一直在向更高的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。

持續(xù)挑戰(zhàn)高墻,當(dāng)然也會(huì)受挫。但如果能夠從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),不再重蹈覆轍,那便是有意義的。在多次參與大型賽事后、在肩負(fù)起了重任后,研發(fā)人員們依然能夠勇敢地去面對(duì)下一個(gè)挑戰(zhàn),因此才有了今天的CUE5。

希望能夠向籃球界報(bào)恩

如今,CUE已經(jīng)進(jìn)化到第五代,主要活躍在B聯(lián)賽的賽場(chǎng)上,但這種做法的目的絕不是為展示豐田技術(shù)。野見(jiàn)主管邊回顧研發(fā)當(dāng)初,邊談了對(duì)現(xiàn)在開(kāi)展活動(dòng)的一些想法。

野見(jiàn)主管/項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

在CUE初登東京Alvark隊(duì)籃球賽場(chǎng)時(shí),我們十分擔(dān)心。不知道機(jī)器人出現(xiàn)在神圣的籃球場(chǎng)上是否妥當(dāng),技術(shù)人員的一廂情愿,會(huì)不會(huì)給球員及工作人員們帶來(lái)困擾。

但是,后來(lái)CUE不但成為了海外熱門(mén)話題,東京Alvark的球員還主動(dòng)在SNS上介紹了CUE,稱(chēng)它為“隊(duì)友”。這使我們之前的擔(dān)憂一掃無(wú)遺,特別開(kāi)心。

東京Alvark球隊(duì)方面也曾對(duì)我說(shuō)過(guò):“以前,企業(yè)與球隊(duì)之間只是提供資助的關(guān)系,但由于CUE的存在,球隊(duì)與豐田之間共同創(chuàng)造了一種前所未有的全新關(guān)系。在這種關(guān)系下,我們可以創(chuàng)造出獨(dú)一無(wú)二的新價(jià)值。這全要?dú)w功于豐田強(qiáng)大的技術(shù)力?!碑?dāng)聽(tīng)到他們的評(píng)價(jià)后,才實(shí)感到我們的努力得到了認(rèn)可,切實(shí)為他人提供了幫助。

之后,CUE在參加日本B聯(lián)賽時(shí),聯(lián)賽全體成員都對(duì)其活動(dòng)提供了幫助與支持。

并且在日本籃球協(xié)會(huì)、國(guó)際籃聯(lián)(簡(jiǎn)稱(chēng)FIBA)以及IOC等相關(guān)機(jī)構(gòu)工作人員的協(xié)助下,順利參加了2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)。

上圖為CUE5在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)上表演時(shí),F(xiàn)IBA秘書(shū)長(zhǎng)安德里亞·扎格里斯(Andreas Zagklis)趕到賽場(chǎng)為其加油的景象。

CUE在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的表現(xiàn)驚艷全球,SNS上的海外網(wǎng)友評(píng)論道“這是只有在日本才能看到的精彩籃球比賽”。CUE能為日本主辦的奧運(yùn)會(huì)增光添彩,令人十分欣慰。同時(shí)也希望能以這種方式回饋一直包容照顧我們的各位。

為了報(bào)答一直支持CUE活動(dòng)的籃球界,今后我們會(huì)繼續(xù)挑戰(zhàn)下去。

下個(gè)挑戰(zhàn)目標(biāo),過(guò)障礙運(yùn)球

不斷磨煉新技能的CUE,下個(gè)挑戰(zhàn)目標(biāo)是參加2023年日本B聯(lián)賽全明星賽的技巧挑戰(zhàn)賽※。

※所謂技巧挑戰(zhàn)賽是與三分大賽、扣籃大賽齊名,類(lèi)似于職業(yè)籃球聯(lián)賽表演賽的比賽。比賽中要在躲避障礙物的同時(shí),展示運(yùn)球、投籃、傳球技巧與速度。

辻本主管/研發(fā)經(jīng)理兼控制系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)

對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō),一年時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即逝。這次我們備賽的技巧挑戰(zhàn)賽,其難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)之前參加過(guò)的B聯(lián)賽全明星三分大賽,是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

這項(xiàng)比賽將對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)球、投籃、傳球等綜合能力進(jìn)行評(píng)判。

投籃時(shí)球經(jīng)過(guò)的軌跡呈拋物線,而傳球的軌跡則呈直線。只是單一動(dòng)作的話,現(xiàn)在CUE就能完成,但如果想要讓它從運(yùn)球開(kāi)始,流暢完成一系列動(dòng)作,目前待解決的問(wèn)題還堆積如山?,F(xiàn)在我們正在進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn),判斷雙手投球與單手投球兩種方式哪種更好。當(dāng)然,既然決定了參加挑戰(zhàn)賽,目標(biāo)肯定是將性能提高至職業(yè)運(yùn)動(dòng)員水平。

我們將目標(biāo)設(shè)定為1分鐘。這也是參加B聯(lián)賽全明星技巧挑戰(zhàn)賽的球員平均完成動(dòng)作時(shí)間。

如果,不能將CUE的移動(dòng)動(dòng)作速度提高一倍,解決過(guò)障礙運(yùn)球時(shí)身體左右搖擺的高難動(dòng)作設(shè)計(jì),縮短投籃時(shí)間等這一系列問(wèn)題的話,很難達(dá)到1分鐘的目標(biāo)。

野見(jiàn)主管斗志昂揚(yáng)地說(shuō)道:“挑戰(zhàn)不可能完成的目標(biāo)才更有價(jià)值。在我們真正投入研發(fā)之前,誰(shuí)都沒(méi)想過(guò)CUE能夠完美投出三分球。這也足以證明,世上沒(méi)有不可能的事情?!?/p>

項(xiàng)目成員們致力于將一個(gè)個(gè)不可能變?yōu)榭赡?,因此,CUE的下一個(gè)挑戰(zhàn)之路也拉開(kāi)了序幕。

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