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丰田制造的AI篮球机器人CUE作为B联赛的选手,隶属东京Alvark。2019年,它创下了“人型机器人篮球罚球连续进球数最多”的吉尼斯世界纪录。
本文将带您简单回顾一下,迄今为止刊登在丰田汽车官网上的三期研发道路的介绍内容。

首先,CUE从何而来?2017年,在“从零开始挑战人工智能的研发”这一主题下,丰田技术会(以下简称“丰技会”)※开始了相关项目的研究工作,CUE便诞生于其中。之所以取名为“CUE”,是因为这个单词中蕴含着“契机”的意思,大家希望它能成为让人们开始挑战新事物的一个契机。
其中一名项目成员曾说出了著名篮球漫画《灌篮高手》中主人公樱木花道的台词:“(练习投篮)2万次,够吗”。听了他的话,成员们想到了一个主意:“如果能用人工智能计算出离球框的距离,研发出百发百中的投篮机器人,岂不是很厉害”。于是,梦幻AI篮球机器人“CUE”的研发工作就此开始。※丰田技术会:成立于1947年。是丰田汽车公司员工们自愿加入的团体,其宗旨是提高会员们的技术和技能,增进会员之间的友谊,为各事业技术领域的发展做出贡献。会员数大约有30000人。作为工作时间外的活动,这里成为了大家学习编程、图像识别、AI、车身制造等技术的场所。

一个接一个,CUE进行了精准无比的投篮,且毫无失误。CUE3在比赛中,还创下了“人型机器人篮球罚球连续进球数最多(包含助攻),即2020次”的吉尼斯世界纪录。虽然他们故意让数字停在了2020次,没有超过人类罚球连续进球数最多的5221次这一记录(1996年),但要知道,NBA史上以最强得分手出名的Stephen Curry,他的罚球连续进球数量为80个(2020赛季),和他比较后便不难看出CUE创下的纪录非常厉害。
然后这次,进一步提升后的CUE5诞生了。
听说在2020年东京奥运会上首次亮相的CUE5,在茨城机器人大赛(2021年12月18日)上进行了表演,我们便进行了相关采访。
这是CUE5在对茨城机器人大赛表演进行彩排时的样子。罚球、三分球、中线投篮、运球,它的动作非常连贯流畅。
这便是从CUE4改款后的新款——CUE5。在以往投篮技术的基础上,它还向大家展示了全新的运球技术(时速为7km)。
由于增加了CUE4之前都没有的左手运转轴,所以CUE5的动作更加像真人一样流畅。对此,R-开拓部的辻本崇好主管说:“我们甚至做到了迄今为止都没有成功实现过的运球动作。”
辻本主管/研发经理、控制系统负责人

由于动作干净利落,机器人在运动时所需的功率减少了,这么一来就能够减轻剧烈运动时产生的摇晃。

另外,由于在脚上安装了摄像机,所以传感功能也有了很大进步。可以看到,在操作画面上像热成像一样有颜色的部分,是为了识别手掌到球的距离以及认定正确位置的新系统。

大家看篮球比赛的时候很难注意到,其实受球的气压和球场等条件的影响,每次球弹起来的方式都会有微妙的变化。面对这种情况,人会无意识地做出应对,但机器人缺乏在这方面的精度。
CUE的程序会正确读取每次球弹回来的位置,然后根据自己的判断动手学习,通过这些操作最后达到在任何场地都能灵活应对的目标。现在CUE是用左手进行运球的,不过理论上来说它的左右手都可以进行运球。
上图为脱下外面那层黑色外套的CUE5。可以看到它的电池设置在胸前。它拥有像人一样的关节部位,因此可活动范围很大,同时可以依靠转动小型轮胎来进行移动
虽然受到新冠疫情等因素的影响,CUE暂时远离了舞台,但在背后,经过研发人员们的不断努力,CUE完成了很大的版本升级。
CUE5在迄今为止的B联赛上表现出色,因而获得了国际奥林匹克委员会(以下简称IOC)的邀请,参加了2020年东京奥运会。虽然没有在电视上播出,但是CUE5在比赛前和中场休息时的展览中进行了表演。
当时持续约2周的表演在社交网络上流传开来,海外媒体在报道它半场投篮(距离篮筐14m)失误时表示“没想到CUE会投篮失误”,足以见得它那精准无比的投篮技术已经获得了世界各地人们的认可。
项目负责人R-开拓部的野见知弘表示“现在备受世界瞩目的CUE,其实最初时并非一帆风顺,我们也经历了无数辛苦与失败。”

丰技会成员最初开始这个项目时,更多的是出于项目成员的兴趣,制定目标时也没有过多考虑能否达成,主要目的是想通过项目改变工作方式、从挑战中得到成长,希望对实际工作起到良好的影响效果。
彼时制定的项目研发最终目标,是参加自己主办的志愿者活动,因此即便失败了,也可以用“我们只是外行”为借口收场。
但是,当CUE加入东京Alvark队成为正式球员后,这一项目就再也不是“兴趣”而是“工作”了。我们必须对花钱来赛场观看东京Alvark球队比赛的观众们负责。并且,在项目成为正式工作后,自然而然也背负起了丰田和东京Alvark队的招牌。再也不能轻描淡写以一句“我们只是外行”来搪塞了。
当自愿发起的项目成为了一项肩负重任的工作,成员们也随之萌生出了专业意识。
野见主管/项目负责人
在开展研发工作的这4年之间,我们有幸经历了吉尼斯世界纪录认证、参加日本B联赛全明星赛等重大挑战。如果当初没有站上击球区,这一切都不会发生。一路走来,我们一直在向更高的目标进发。
持续挑战高墙,当然也会受挫。但如果能够从失败中总结经验教训,不再重蹈覆辙,那便是有意义的。在多次参与大型赛事后、在肩负起了重任后,研发人员们依然能够勇敢地去面对下一个挑战,因此才有了今天的CUE5。
如今,CUE已经进化到第五代,主要活跃在B联赛的赛场上,但这种做法的目的绝不是为展示丰田技术。野见主管边回顾研发当初,边谈了对现在开展活动的一些想法。
野见主管/项目负责人

在CUE初登东京Alvark队篮球赛场时,我们十分担心。不知道机器人出现在神圣的篮球场上是否妥当,技术人员的一厢情愿,会不会给球员及工作人员们带来困扰。
但是,后来CUE不但成为了海外热门话题,东京Alvark的球员还主动在SNS上介绍了CUE,称它为“队友”。这使我们之前的担忧一扫无遗,特别开心。
东京Alvark球队方面也曾对我说过:“以前,企业与球队之间只是提供资助的关系,但由于CUE的存在,球队与丰田之间共同创造了一种前所未有的全新关系。在这种关系下,我们可以创造出独一无二的新价值。这全要归功于丰田强大的技术力。”当听到他们的评价后,才实感到我们的努力得到了认可,切实为他人提供了帮助。
之后,CUE在参加日本B联赛时,联赛全体成员都对其活动提供了帮助与支持。
并且在日本篮球协会、国际篮联(简称FIBA)以及IOC等相关机构工作人员的协助下,顺利参加了2020年东京奥运会。
上图为CUE5在2020年东京奥运会上表演时,FIBA秘书长安德里亚·扎格里斯(Andreas Zagklis)赶到赛场为其加油的景象。
CUE在2020年东京奥运会的表现惊艳全球,SNS上的海外网友评论道“这是只有在日本才能看到的精彩篮球比赛”。CUE能为日本主办的奥运会增光添彩,令人十分欣慰。同时也希望能以这种方式回馈一直包容照顾我们的各位。
为了报答一直支持CUE活动的篮球界,今后我们会继续挑战下去。
※所谓技巧挑战赛是与三分大赛、扣篮大赛齐名,类似于职业篮球联赛表演赛的比赛。比赛中要在躲避障碍物的同时,展示运球、投篮、传球技巧与速度。
辻本主管/研发经理兼控制系统担当
对于技术人员来说,一年时间转瞬即逝。这次我们备赛的技巧挑战赛,其难度远远超过之前参加过的B联赛全明星三分大赛,是一个巨大的挑战。
这项比赛将对篮球运动员的运球、投篮、传球等综合能力进行评判。

投篮时球经过的轨迹呈抛物线,而传球的轨迹则呈直线。只是单一动作的话,现在CUE就能完成,但如果想要让它从运球开始,流畅完成一系列动作,目前待解决的问题还堆积如山。现在我们正在进行实证试验,判断双手投球与单手投球两种方式哪种更好。当然,既然决定了参加挑战赛,目标肯定是将性能提高至职业运动员水平。
我们将目标设定为1分钟。这也是参加B联赛全明星技巧挑战赛的球员平均完成动作时间。
如果,不能将CUE的移动动作速度提高一倍,解决过障碍运球时身体左右摇摆的高难动作设计,缩短投篮时间等这一系列问题的话,很难达到1分钟的目标。
野见主管斗志昂扬地说道:“挑战不可能完成的目标才更有价值。在我们真正投入研发之前,谁都没想过CUE能够完美投出三分球。这也足以证明,世上没有不可能的事情。”
项目成员们致力于将一个个不可能变为可能,因此,CUE的下一个挑战之路也拉开了序幕。