武汉研发乒乓球机器人 走进全国数十家院校场馆

“啪”的一声，乒乓球从底座弹起，机械臂快速挥拍，精准击球，打出一记漂亮回旋，整个过程不到一秒钟。

邓亚萍和乒乓球机器人“切磋”球技。

这是由武汉体育学院教授季云峰研发的乒乓球机器人。1990年出生的季云峰曾是一名乒乓球一级运动员，6岁握拍，10岁进体校，每天挥拍上万次。12岁那年，他因成绩未达预期而早早退役，此后便收起球拍，走进课堂，一路读到博士。

那个儿时没能实现的竞技体育梦，他始终没有放弃：“我想发明一个乒乓球机器人，今后能参加机器人奥运会，替我站上最高领奖台。”

连续人机对打6241次零失误，创下吉尼斯世界纪录

8月11日，在武汉体育学院实验室，长江日报记者看到这台手握球拍的黑色机械臂机器人。它有着铝合金骨架、碳纤维外壳，季云峰和它现场对打，无论正手攻球还是反手，机器人都游刃有余，动作轻盈，击球有力。

季云峰介绍，它最核心的是一双眼、一个脑、一只手。

“眼睛”是两台高速双目摄像头，无死角覆盖整张球台，能瞬间捕捉球速、旋转、轨迹，毫秒级完成测算与决策。“手”是一个4自由度机械臂和一套二维滑轨，能上旋球压拍、下旋球仰拍，能正手攻球、反手挡球，也能拉弧圈、搓球，适配各种打法。而“大脑”是团队自研的强化学习算法，能在不断对打中自我优化、自主进化。

2008年，季云峰考入上海理工大学电子信息专业，开始探索乒乓球机器人研发。他用普通手机拍下自己打球的视频，再编写图像处理代码，开启研发第一步：让电脑能“看见”球在哪。他回忆，那时设备简陋，只能“手搓”。算法虽能识别乒乓球，但电脑算力跟不上，短短两秒的击球片段，识别运算就要耗费二三十秒。

2012年，季云峰留校攻读硕士，研发迎来第一次突破。在导师协助下，他借到实验室200帧高速工业相机，画面捕捉速度大幅提升。算法也从二维平面跨越到三维空间坐标，定位精度显著提高。

博士阶段，乒乓球机器人迎来研发关键点。季云峰师从国乒名帅施之皓，还远赴德国汉堡大学开展联合科研，正式启动整机一体化设计。

“每一次迭代都是摸黑前行。没有现成方案可以照搬，团队接连攻克多个世界级行业瓶颈。”季云峰感慨地说。例如在实战中，乒乓球几乎没有无旋转球，侧旋、弧圈会大幅偏移原有飞行轨迹。此前，全球同类设备都难以精准测算旋转参数。团队反复调试双目相机布设角度，采集上亿帧球体动态影像，搭建测算模型，最终仅依靠4帧图像就能精准计算球体转速，成功打破行业技术壁垒。

而在硬件配套方面，市面上没有适配高速对抗场景的乒乓球专用滑轨、轻量化高速机械臂与微型伺服电机，团队逐一对接数十家供应商，反复调校设备尺寸、自重、加速响应参数。同时坚持轻量化、民用化设计思路，将整机成本压缩，打造出能实现商业化批量投产的乒乓球机器人。

2021年9月，季云峰亲自上场，与自己研发的机器人连续对战近两小时，达成6241次人机零失误连续对打，创下全球乒乓球人机对战的吉尼斯世界纪录。

不仅能接快球，甚至还会拉球和搓球

武汉体育学院乒乓球专项生江晟龙常和这台机器人切磋，他告诉记者，和专业运动员相比，它略逊一筹，但明显能感受到它惊人的进步速度。

“最开始和它对打，它发球和击球的轨迹还较为单一，如果我发力扣球，它有些反应不过来。现在和它打，它不仅能接快球，甚至还会拉球和搓球，如果稍有分心，有些球我已经接不住了。”江晟龙说。

目前，这款乒乓球机器人已走进全国数十家科技馆、青少年宫、体育院校。8月14日，合肥科技馆人流如织，小朋友们排着队体验。“如果是市民体验，我们会把球速调到每秒一两米，回球稳稳送到拍前，增强体验感和成就感。换到专业模式，哪怕对面球速达到30米/秒、转速高达170转/秒，它也能精准预判、快速移动。”合肥科技馆研发部负责人曹晓翔说。

乒乓球机器人研发落地后，不少“国手”前来体验。大满贯得主邓亚萍曾上机测试，分别用快攻、弧圈、下旋球三类高难度球路检验机器人性能。几番交手下来，邓亚萍对乒乓球机器人稳定的性能十分肯定。她感慨机器人适应学习能力远超预期，它能弥补基层专业教练缺口，降低全民乒乓球训练门槛，具备广阔落地前景。

放眼全球，有不少科研团队聚焦乒乓球机器人研发。但季云峰很自信：“我们坚持走‘高性能+低成本+可量产’路线，这在全球是少见的。”

他表示，国外有一款知名乒乓球机器人，虽然实现9个高速相机环绕和8自由度机械臂，但生产成本、安装成本和使用成本都很高，无法量产、走进生活。“我们的乒乓球机器人在成本和性能上达到平衡，从而实现商业化。”

乒乓球机器人算法，正走向船舶、医疗与人形机器人

在季云峰位于武汉体育学院的实验室还有一台颠球实验装置。乒乓球放在底座上，能被无限次颠起，且能变换不同颠球轨迹，每一次落下的位置都能精准控制。这不是杂技，是另一套算法在运转。

“颠球看似简单，本质是毫秒级的动态平衡控制。”季云峰说，同一个技术内核，换个场景，就从球桌走向了更广阔的天地。“未来，我们乒乓球机器人的相关算法，可以应用到各行各业。”比如安装在船舶稳控系统上，能抵消风浪造成的船体晃动；用在医用平衡床上，减少救护车转运对重伤员的二次颠簸；双足人形机器人的稳定行走，底层也用到了同样的算法逻辑。

今年，一直扎根上海的季云峰选择来到武汉，搭建全新具身体育智能实验室。团队核心研发人员平均年龄二十六七岁，大多是刚毕业和在读的硕士、博士。

“武汉体育学院有完整的体育学科链条、海量专业运动员资源与全民健身产业渠道，能帮助我精准对接市场真实需求。”季云峰表示，他们将加速推动核心高速视觉和动态平衡控制的技术落地，依托武汉船舶、医疗、精密制造产业资源拓展应用边界，拓宽科研成果的产业价值。

【来源：武汉市人民政府网_武汉要闻】

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