“支撐起2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的技術(shù)和人們”
第1期 在“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”的理念下與大家并肩奮斗的FSR

目錄

? 提升運(yùn)動(dòng)員效率，減少工作人員壓力
? 奮斗吧！機(jī)器人領(lǐng)域的外行人
? 我們的口號(hào)是“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”
? 從“Nice To Have”到“Must To Have”
? 通過(guò)現(xiàn)地現(xiàn)物加深對(duì)“YOU視角”的理解

寒冬降臨，距離2021年也只剩下1個(gè)多月的時(shí)間了。要問(wèn)這一年中最精彩的事情是什么，我想無(wú)論是全世界的人還是豐田汽車，都會(huì)給出“夏季舉辦的2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)與殘奧會(huì)”這一答案。

豐田作為奧林匹克和殘奧會(huì)的全球合作伙伴，除了為2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)提供車輛方面支持以外，還引入了各種各樣的機(jī)器人。ToyotaTimes將用三期特輯的篇幅來(lái)介紹項(xiàng)目組成員們付出的努力。誠(chéng)然，他們不似那些運(yùn)動(dòng)員們可以直接在賽場(chǎng)上一展身手，但他們做出的幕后貢獻(xiàn)絕對(duì)不容忽視。

在本次特輯的第1期中，我們采訪到了自主行駛機(jī)器人“FSR”的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，他們的研發(fā)成果為奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)中的投擲比賽以及七人制橄欖球比賽提供了很大幫助。

?? Getty 2021

提升運(yùn)動(dòng)員效率，減少工作人員壓力

FSR是Field Support Robot的縮寫，它是一種在田徑投擲項(xiàng)目中幫忙回收和搬運(yùn)鏈球、標(biāo)槍、鐵餅等投擲物的自主行駛機(jī)器人。

FSR的研發(fā)目標(biāo)大致有二。其一是為了讓運(yùn)動(dòng)員能夠更加專注于比賽，它要以最快的速度把投擲出去的東西運(yùn)回運(yùn)動(dòng)員身邊。其二是減少比賽工作人員需要走的距離，即減少他們的勞動(dòng)量。

（上圖）2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間，以e-Palette和JPN TAXI為主題的7輛FSR正在行駛。之所以選擇它們，是因?yàn)榭紤]到其通用化設(shè)計(jì)可以作為“Mobility for All”的象征（下圖）在投擲比賽中關(guān)于FSR的作用介紹

例如擲鏈球時(shí)，男子使用的鏈球重量為7.26kg，而在2016年里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會(huì)之前，扔出去的鏈球只能通過(guò)工作人員人工搬運(yùn)回遙控模型車，再利用遙控模型車將球帶回投擲位置。有時(shí)候從球的落地位置到界外區(qū)能有60米的距離，而且運(yùn)動(dòng)員每擲球一次，都會(huì)重復(fù)一遍這樣的搬運(yùn)流程。要知道，日本的夏天本就非常炎熱，再加上人們得戴著口罩，這種作業(yè)對(duì)工作人員來(lái)說(shuō)負(fù)擔(dān)非常大。

另外，在進(jìn)行投擲項(xiàng)目時(shí)，選手的旁邊會(huì)準(zhǔn)備好幾個(gè)投擲物。在外行人看來(lái)，這些投擲物之間并無(wú)區(qū)別，但其實(shí)每位選手都有各自合手的那一個(gè)投擲物，因此多數(shù)情況下他們?cè)谕锻暌淮魏髸?huì)等待之前投出的投擲物送回到手上再進(jìn)行下一次投擲。比賽開始前的練習(xí)時(shí)間是30分鐘，因此FSR的工作效率能夠決定運(yùn)動(dòng)員的練習(xí)次數(shù)。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)盡可能地增加練習(xí)次數(shù)就是對(duì)選手最大的支持和幫助。

如果說(shuō)為工作人員減少壓力、為運(yùn)動(dòng)員增加練習(xí)次數(shù)就是最好的“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”，那么我們的首選應(yīng)該就是能夠跟隨工作人員的腳步前進(jìn)、以不妨礙比賽的最短路徑自主行駛的車輛。

工作人員將投擲物裝好后啟動(dòng)感應(yīng)器，車輛就會(huì)自動(dòng)駛回投擲位置。在奧運(yùn)會(huì)延期前原本是通過(guò)按按鈕讓裝置啟動(dòng)的，但為了支持防疫工作，就改為了非接觸式的感應(yīng)器啟動(dòng)??Getty 2021

綜上，F(xiàn)SR可以代替工作人員搬運(yùn)投擲物。此外，其自主行駛功能也得到了活用：在七人制橄欖球比賽中，F(xiàn)SR負(fù)責(zé)在開球前將球安放在場(chǎng)地中央。

到達(dá)場(chǎng)地中央后，利用“機(jī)關(guān)”使球落入中心位置，這一過(guò)程不消耗電力??Getty 2021

2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間，有435名運(yùn)動(dòng)員參加了投擲比賽，期間舉辦了共計(jì)58場(chǎng)七人制橄欖球比賽，這其中都有FSR忙碌的身影。這是第一次自主行駛機(jī)器人與比賽相關(guān)人員一起在賽場(chǎng)上行動(dòng)的奧運(yùn)會(huì)。

2018年4月，該項(xiàng)目正式啟動(dòng)。在來(lái)自?shī)W運(yùn)殘奧部的伊藤Professional Partner（PP）的號(hào)召下，項(xiàng)目組開始在公司內(nèi)部招募有志之士。

奮斗吧！機(jī)器人領(lǐng)域的外行人

2015年時(shí)，豐田決定到2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)之前都擔(dān)任奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)的國(guó)際合作伙伴，并成立了奧運(yùn)殘奧部，負(fù)責(zé)在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間策劃豐田的活動(dòng)。

該部成立的同時(shí)，伊藤PP就開始負(fù)責(zé)研究如何活用機(jī)器人來(lái)進(jìn)行支援工作。2016年里約奧運(yùn)會(huì)舉辦時(shí)，伊藤PP看到當(dāng)時(shí)投擲比賽的場(chǎng)地上有許多遙控車來(lái)來(lái)回回忙碌，他便立志道：“我希望四年后，有著豐田標(biāo)志的輔助車可以在場(chǎng)地上行駛。當(dāng)然，我們要活用好豐田的機(jī)器人技術(shù)，而不是通過(guò)遙控來(lái)操控”。

自那之后，雖然豐田與公司內(nèi)外掌握機(jī)器人技術(shù)的人員進(jìn)行了協(xié)商，但由于大家都有其他的機(jī)器人研發(fā)工作需要處理，所以很難召集齊成員。因此在2018年4月，豐田決定從公司內(nèi)部招募有志之士組成自己的FSR團(tuán)隊(duì)。

上圖為“FSR”項(xiàng)目的核心成員。從左開始分別是東日本豐田汽車股份公司的山根五月部門經(jīng)理、豐田CV總部的桑原健主管、奧運(yùn)殘奧部的伊藤太PP、樣品試驗(yàn)研發(fā)部的西村伸主管

該項(xiàng)目啟動(dòng)3個(gè)月后敲定了核心成員，成立了FSR研發(fā)團(tuán)隊(duì)。但是，這些人都是機(jī)器人方面的外行，盡管他們立刻開了技術(shù)討論會(huì)，還基于工廠的自動(dòng)搬運(yùn)車技術(shù)開始了研發(fā)工作，但不久后他們就發(fā)現(xiàn)：賽場(chǎng)不同于那種有記號(hào)和既定路線的工廠，它的面積非常大，在上面很難有效利用豐田已有的技術(shù)。在這種情況下，項(xiàng)目組成員們決定向公司外部公開征求意見(jiàn)和建議。

來(lái)自東日本豐田汽車股份公司（以下簡(jiǎn)稱TMEJ）機(jī)器人及AI研發(fā)部的山根部門經(jīng)理提出了活用AI技術(shù)的方案。為了能安全準(zhǔn)確地在范圍很廣的場(chǎng)地上行駛，在AI技術(shù)的領(lǐng)域必須實(shí)現(xiàn)相機(jī)識(shí)別、繞過(guò)目標(biāo)物體、識(shí)別自身位置信息以及緊急停車這些技術(shù)。在以山根部門經(jīng)理為中心的TMEJ成員的共同努力下，2019年4月，也就項(xiàng)目啟動(dòng)后的一年，試驗(yàn)車的行駛實(shí)證試驗(yàn)開始了。

最開始的FSR

受到新冠疫情的影響，奧運(yùn)會(huì)延期舉辦，自那以后大概兩年的時(shí)間里，F(xiàn)SR團(tuán)隊(duì)在日本全國(guó)范圍內(nèi)的投擲比賽賽場(chǎng)反復(fù)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的改善。這些既不了解投擲比賽也不懂機(jī)器人的成員們抱著“先了解現(xiàn)場(chǎng)”的想法，前前后后進(jìn)行了11次實(shí)證試驗(yàn)。

我們的口號(hào)是“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”

在2019年年中舉行的體育比賽中進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了一件事，這件事讓來(lái)自CV總部的FSR項(xiàng)目負(fù)責(zé)人桑原主管表示“給了我們很大的啟發(fā)”。

當(dāng)時(shí)有一位視覺(jué)存在障礙的運(yùn)動(dòng)員表示“車輛行駛的聲音很嚇人”。那個(gè)聲音其實(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)出的，與遙控車的音量相比確實(shí)大許多。研發(fā)人員之前并沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，可是有視覺(jué)障礙的人如果聽(tīng)到平時(shí)在賽場(chǎng)上沒(méi)聽(tīng)過(guò)的、不知道來(lái)源的聲音，只會(huì)感到恐懼，這個(gè)聲音還會(huì)妨礙他們集中注意力。

不僅是安全行駛，團(tuán)隊(duì)還應(yīng)該注重更加人性化的設(shè)計(jì)，讓運(yùn)動(dòng)員以及所有相關(guān)人員都能安心。于是他們立即從頭開始修改齒輪設(shè)計(jì)，通過(guò)增加吸音材料等方式降低行車時(shí)發(fā)出的聲音，結(jié)果成功降低了大約10%的音量。

從那之后團(tuán)隊(duì)成員秉承“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”的想法，不斷進(jìn)行改善。為了能在各種天氣中保證比賽的正常進(jìn)行，他們進(jìn)行了防水與耐熱方面的實(shí)驗(yàn)。除此之外，成員們還會(huì)考慮減少車輛給比賽場(chǎng)地上的草坪帶來(lái)的損傷、為了不破壞運(yùn)動(dòng)員的比賽環(huán)境而改善輪胎和車輛行駛方面的控制等等。

FSR經(jīng)過(guò)反復(fù)改善后，以絕佳狀態(tài)在奧運(yùn)會(huì)上完美完成了自己的任務(wù)。值得注意的是，在之后的殘奧會(huì)上，F(xiàn)SR做出的關(guān)于“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”的判斷與之前奧運(yùn)會(huì)時(shí)的判斷有所不同。

之所以會(huì)如此，是因?yàn)闅垔W會(huì)投擲項(xiàng)目中有一條特殊的規(guī)則，那就是投擲前只有4分鐘練習(xí)時(shí)間。運(yùn)動(dòng)員需要先在座位上調(diào)整好身體然后再進(jìn)行投擲，調(diào)整和試擲都必須在4分鐘內(nèi)完成。因此，盡快完成在座位上的調(diào)整，就能獲得更加充足的練習(xí)時(shí)間，反之如果在調(diào)整上花費(fèi)過(guò)多時(shí)間，練習(xí)時(shí)間就會(huì)減少，甚至還會(huì)影響到正式投擲的次數(shù)，比賽規(guī)則非常嚴(yán)格。由于日本參加殘奧會(huì)中此類比賽的選手較少，所以團(tuán)隊(duì)成員難以通過(guò)實(shí)證試驗(yàn)掌握具體情況。

費(fèi)盡團(tuán)隊(duì)成員們心血制造出來(lái)的FSR將不被啟用，這很可能招致團(tuán)隊(duì)成員們的異議，但沒(méi)想到最終沒(méi)有一個(gè)人反對(duì)。

另外值得一提的是，殘奧會(huì)上還秘密進(jìn)行著一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。

在殘奧會(huì)開幕式上，我們向全世界宣傳了“#WeThe15”的概念。關(guān)于這個(gè)，我們?cè)谥暗腡oyotaTimes演播廳中也介紹過(guò)，這是一項(xiàng)全球性的人權(quán)運(yùn)動(dòng)。要知道這個(gè)世界上的殘疾人群體占世界人口的15%，“#WeThe15”的目的就是讓大家關(guān)注到這12億人的狀況。

在開幕式上得知了“#WeThe15”后，山根部門經(jīng)理便開始思考：FSR研發(fā)團(tuán)隊(duì)能為這個(gè)活動(dòng)做出什么貢獻(xiàn)呢？經(jīng)過(guò)反復(fù)討論后，他們決定將奧運(yùn)會(huì)時(shí)使用的“5號(hào)車”改成“15號(hào)車”并投入殘奧會(huì)使用，這便是當(dāng)時(shí)的“15號(hào)車特別項(xiàng)目”。伊藤PP表示：“這個(gè)項(xiàng)目實(shí)在令人印象深刻，因?yàn)槟菚?huì)沒(méi)有一個(gè)人反對(duì)，這證明了我們團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一心，共同致力于2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)與殘奧會(huì)?！?

在奧運(yùn)會(huì)上，F(xiàn)SR研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員們喊出了“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”的口號(hào)，始終“作為工程師”不斷改善FSR機(jī)器人的性能。但是在殘奧會(huì)上，他們以“一個(gè)‘人’的身份”而非工程師的身份，與運(yùn)動(dòng)員和殘奧精神產(chǎn)生共鳴，自然而然地決定貼近運(yùn)動(dòng)員的想法。

從“Nice To Have”到“Must To Have”

伊藤PP回憶說(shuō)：“當(dāng)初我們認(rèn)為FSR的定位僅僅是‘Nice to Have’（有的話最好）?！笨紤]到賽場(chǎng)上不僅有比賽相關(guān)的人員，還有官方的計(jì)時(shí)員、測(cè)量員和電視臺(tái)的工作人員……為了拍下運(yùn)動(dòng)員們打破紀(jì)錄的瞬間并播放給觀眾們，官方需要在固定場(chǎng)所擺好計(jì)量?jī)x和攝像機(jī)等，這些才是“Must to Have”(不可或缺）。FSR作為試驗(yàn)階段的新型比賽用具，在進(jìn)入賽場(chǎng)內(nèi)時(shí)不可以妨礙它們。

但另一方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還是希望能夠最大限度發(fā)揮FSR的作用，把投擲物盡快送回運(yùn)動(dòng)員手中。為了能夠保證這兩方面的平衡，連日來(lái)相關(guān)人員都會(huì)在比賽前手繪投擲物的回收路線，并和現(xiàn)場(chǎng)工作人員反復(fù)進(jìn)行協(xié)商，最終證明了FSR是基于“運(yùn)動(dòng)員優(yōu)先”的理念存在的。

不知不覺(jué)間，F(xiàn)SR就成了和比賽工作人員一起入場(chǎng)和退場(chǎng)的伙伴。同時(shí)，在SNS和世界各地的媒體中，F(xiàn)SR也得到了“工作的樣子很可愛(ài)，充滿活力”“技術(shù)非常先進(jìn)”等評(píng)價(jià)。

比賽結(jié)束后，工作人員對(duì)我們說(shuō)：“真的非常感謝你們，如果沒(méi)有你們的FSR，我們可能早就累趴了?！庇纱丝梢?jiàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的想法和努力取得了成果，F(xiàn)SR成為了殘奧會(huì)的“Must To Have”。

上圖為殘奧會(huì)結(jié)束后全體工作人員的合影。得到工作人員的邀請(qǐng)，F(xiàn)SR也在照片里（圖片提供：2020年?yáng)|京奧組委）

通過(guò)現(xiàn)地現(xiàn)物加深對(duì)“YOU視角”的理解

豐田在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)中取得的成果并不限于通過(guò)實(shí)踐和實(shí)證鍛煉出來(lái)的技術(shù)。

成員們不僅學(xué)到了技術(shù)，還體會(huì)到了普通業(yè)務(wù)中難以體會(huì)到的“客戶視角”。而且如果這是硬性要求完成的業(yè)務(wù)，就容易讓人感覺(jué)到壓迫感，但是因?yàn)镕SR項(xiàng)目是自愿報(bào)名原則的，所以自愿來(lái)到這個(gè)項(xiàng)目的成員們可以從中感受到更加深層次的東西。

接下來(lái)，F(xiàn)SR技術(shù)將會(huì)被應(yīng)用到TMEJ工廠內(nèi)的物流作業(yè)當(dāng)中。山根部門經(jīng)理表示：“奧運(yùn)會(huì)結(jié)束后，年輕成員們的想法發(fā)生了很大變化。我們每天都以在FSR中培養(yǎng)出來(lái)的、從客戶角度出發(fā)的思維進(jìn)行研發(fā)工作?！毖邪l(fā)成員們?cè)?020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)中將“YOU視角”的重要性銘刻于心，而現(xiàn)在新一輪的挑戰(zhàn)已然擺在了他們眼前。

上圖為經(jīng)歷了2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)后的TMEJ年輕員工。他們開始重視“YOU視角”，在一線密切交流的同時(shí)推進(jìn)研發(fā)工作