大学生自主研发深度学习机器人 会打太极、跳舞

2019-01-08 10:14 来源: 长江网
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  长江网1月8日讯(武昌理工学院i记者郑思颖 刘明杨)“蹲下、起立、向左转、原地转圈......”1月8日,在武昌理工学院第九届大学生成功素质展示节成果展上,摇头晃脑、肢体灵活的机器人NAO一出场就吸引了所有人的目光。据了解,它除了能完成基本的动作外,还会打太极等各种“舞技”。

  这个机器人是由该校机器人协会几名大学生历时2个月自主完成的,采用了深度学习的方法。“这使它能像人类婴儿一般拥有学习能力,并且能够和人亲切地互动。”协会会长、计算机科学与技术1703班的孙新同学介绍说,“NAO机器人可以通过学习肢体语言和具体表情来推断出人的情感变化,随着时间的推移和长期的训练‘记住’更多的人,并且能够分辨这些人不同的行为及面孔。”

  记者在现场看到,机器人NAO通体由黑白两色组成,两只“耳朵”又大又圆,手是根据人类模型仿制的,表情呆萌,在声音的指示下做出一系列响应。它除了能完成“蹲下、起立”等基本的动作,还给大家“秀”了一段自己的“舞技”,它踏着节奏摇摆着手臂,跟随音乐移动着步伐,展示了一段简单完整并且活泼可爱的舞蹈,还打了一段太极拳,让许多从未亲身接触过机器人的老师和同学们感受到机器人的可爱与亲切。

  孙新介绍,深度学习机器人和传统机器人学习最重要的区别就在于它的性能随着数据量的增加而增强。深度学习算法需要大量数据才能很好理解其中蕴含的模式。所以孙新和其他小组成员们收集了大量数据并不断地训练NAO。

  据了解,深度学习算法试图从大量数据中提取高层特征,这是深度学习与众不同的一部分,同时也是超越传统机器学习的重要一步。NAO的另一大特点是它的嵌入式软件。通过这些软件,NAO可以进行声音合成、音响定位、探测视觉图像、探测障碍物以及通过自身大量的发光二极管来产生视觉效果或进行互动等行为。

  在操作方面,NAO机器人拥有一个惯性导航仪装置,来保持在移动模式下的平稳。还可以靠超声波传感器探测并绕过障碍物,这使它的动作灵活行为准确。它的每只脚上都配备有四个压力传感器,用以确定每只脚压力中心的位置,还可以进行适当调整使NAO更好的保持平衡。

  武昌理工学院的机器人协会于2016年创立,从最开始的6个人,目前已经发展到200余人,有三位专业老师指导。孙新说,大部分学生都是来自于信息工程学院,虽然机器人研究与自己的专业课挂钩,但是课堂上的知识远远不够,像写代码这类复杂的内容,完全靠自学。研究过程中,面对不懂,面对失败,大家都有过放弃的念头,还好不忘初心,大家都坚持了下来。

  例如在软件研发的过程中,成员们遇到了不少困难。而语言障碍成了第一个“拦路虎”:“因为这些编译器都是全英文的,有很多专业英文名称。”孙新说,“但最后我们都很好地克服了。”机器人协会成员胡天同学也表示,有时候编程,有些东西弄不出来,就特别烦,有时候就想放弃,因为想提升自己,就一直坚持下来了。胡天说,课堂理论运用到了实践,在机器人研发中提升了他的实践能力。

  目前,该校机器人协会把研究的重心放在“机器人NAO”上,他们暂时还只会简单的站立、蹲下、叉腰、舞蹈、打太极等动作,如何让他们跑起来,踢球、防御、射门,能够参加一场踢足球比赛,并取得胜利,是协会成员们的目标。

  记者采访到研发小组的指导老师曾辉,他表示:“目前我们主要的研究方向是在机器人自然语言分析和交互上,首先需要让机器人能够理解人类的自然语言指令,然后根据指令,从语音方面对反馈结果进行组合,进而在数据和动作方面进一步的进行反馈。”曾辉老师对协会未来的发展充满信心,“目前我们团队在机器人方面已获得一个国家实用新型专利和一个发明专利,后面还会进一步申请到相关软件的著作权。”

  据了解,该校机器人协会先后在2016年中国机器人大赛中获得二等奖2项,三等奖1项;2016年全国机器人创意设计大赛中获得二等奖1项;2017年世界机器人大赛-RoboCom青少年挑战赛中获得亚军奖1项,一等奖1项;2017年中国机器人大赛中获得一等奖1项,二等奖2项,三等奖2项;2018年中国工程机器人大赛中获得二等奖2项;2018年中国机器人大赛中获得二等奖4项,三等奖1项;湖北高校最具活力大学生社团一等奖等。目前共获得17项国家级奖项、1项省级奖项,获奖数量和质量位居全国同类高校前列。他们负责研发的餐饮服务机器人、按摩机器人、酒保机器人等还投放到了市场。

 

责编:王冲

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