从萨克斯演奏者到机器人技术:ITMO 团队在全国机器人世界杯上荣获亚军
团队精彩展示了一个能够演奏萨克斯的机器人音乐家,而萨克斯这一乐器在声音产生过程中被公认为最为复杂的乐器之一。开发者们不仅精心设计了按键系统,还别出心裁地独创了一种向乐器送气的方式。最终,机器人成功被“训练”成能够使用嘴唇“吹气”进入萨克斯,最大程度地模拟人类演奏。此外,这个机器人宛如真正的艺术家一般,随着音乐的节拍自如地摇动着双手、双脚和头部,并通过丰富的面部表情向观众传递“情感”。
“罗比·布朗”的每个“身体”部分均由单独的控制器进行管理,而主控制器则向其他控制器发送指令,以切换动画和演奏模式。正因如此,送气系统拥有几个不同的空气流量“级别”,用于发出不同的音符。主控制器会“提示”选择哪个级别,下属控制器则负责调整空气流量的强度并将空气送入乐器。机器人还配备了一台具备机器视觉功能的计算机,能够读取观看演出的人的手势,并向机器人发送改变行为的信号。
这个机器人的研发历时一年半之久。团队由三名中学生和两名大学生组成,他们皆在 ITMO 大学的青少年机器人实验室学习。“我们实验室的学生背景各不相同:有人已然是经验丰富的构造师,有人则刚刚开始接触。参与萨克斯机器人开发的有五位学生,每个人负责不同的任务模块。”项目负责人、创意实验室主任伊戈尔·洛西茨基表示,“想法的‘发起者’是阿尔乔姆·纳沃茨基,他已经演奏这个乐器长达九年,对其结构了如指掌,来到实验室尝试机器人技术。他负责空气送气系统的开发。萨克斯有一个舌片,空气需要被‘吹入’,以使乐器发声,而舌片必须以不同的频率振动。我们进行了长达六个月的实验,以找到将这一机制融入项目的方法。团队的另一名成员,斯捷潘·穆拉维约夫,负责创建 3D 模型,而亚历山大·诺沃塞洛夫则开发了机器人的‘肢体’运动系统,并‘教会’它微笑。队长亚历山大·西尔科夫斯基负责电子设备和编程,助力机器人移动。而安娜斯塔西娅·波尼马季金则设计了我们的音乐家的‘助手’——机器人帽子,并策划了演出的舞蹈动作。机器人的名字是由人工智能提出的。”
机器人工爵士乐手在“机器人世界杯”决赛中首次惊艳亮相。阿尔乔姆·纳沃茨基与机器人一同在舞台上演奏了几首曲目,受到观众的热烈欢迎。目前,开发者计划让这位新晋音乐家参与到与其他机器人一起的音乐会和戏剧表演中,这些机器人均来自实验室。
“在罗比·布朗之前,实验室的构造师们还开发了一个名为塞尔登的机器人,它演奏尤克里里,还有一位名为 ELSA 的长笛手、一个拿着巴拉莱卡的铁人亨利,以及骑着滑板车的音乐家罗伯特·罗博特基。在演出中,他们现场演奏乐器并移动,面部动画的变化能够引发观众的情感共鸣。此外,我们的每位音乐家都拥有丰富的外观表现。创建这样的项目是一项细致的工作,必须通过不断尝试和错误来创造出前所未有的东西。这样的经历使他们成长为真正的专业人士。”——团队教练、实验室工作人员叶甫根尼·扎瓦林指出。
自 1993 年以来,国际机器人技术冠军赛 RoboCup 在全球范围内举办。今年,全国中学生和大学生比赛于 9 月 13 日至 15 日在托木斯克举行,已是第八届,吸引了超过 400 名参赛者。自 2017 年以来,ITMO 大学青年机器人实验室的团队一直积极参加此类比赛,并多次荣获奖项。
青年机器人实验室的项目与239号总统物理数学学校共同实施,基地设在 ITMO 大学。