青年报·青春上海记者 陈泳均/文 受访者/图

在上海理工大学，一台灵活的颠球机器人正以毫秒级的速度精准颠动乒乓球。看似没有复杂外观，实则高度模拟人类手臂的灵活性和响应速度，这背后离不开上理工学生团队研发的面向多应用场景的高动态低延时智能平衡系统。正因如此，该作品在第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛的舞台上惊艳众人，获评特等奖。

从一次技术峰会的灵感迸发，到攻克无数个技术难关，这支学生团队用三年时间将“颠球机器人”从实验雏形打磨成可拓展至医疗、船舶领域的系统，提供可靠平衡解决方案。他们以跨学科的协作、日夜不休的钻研，书写着当代大学生“科创报国”的青春答卷。

颠球机器人团队学生负责人王瀚（左一）和团队成员

 从“灵感火花”到“机械手臂” 

 一场跨领域的科创尝试 

提及项目的起点，团队学生负责人王瀚总会想起那场改变团队方向的前沿技术峰会。“会上提到机器人步行、手术机器人等平衡控制领域的前沿方向，我们回来和导师一聊，就想做个能验证算法的项目。”而真正让“平衡控制”与“乒乓球”产生联结的，是团队指导老师的特殊经历，这位前专业乒乓球运动员，常常和学生们分享打球时的动作控制与节奏技巧。“老师说‘打球讲究眼快、手快、判断准’，于是我们想到，能不能让机器人完成这种既需要节奏，又考验高动态平衡的动作？”

“我们成员里会打乒乓球的没几个，我甚至完全不会打。”王瀚笑着说。这种跨领域的组合反而成了优势：不懂打球的“技术控”更能跳出人类打球习惯的束缚，用纯粹的算法思维优化机械动作。团队研发的颠球机器人并非人形机器人，没有复杂的躯干与头部设计，而是通过球关节式并联机构和算法强化学习，在毫秒级别完成姿态变化。

当第一代颠球机器人的视频发布到网上时，团队没想到会收获大量关注。评论里有人说“这机器比我打球还稳”，也有人问“能不能用到其他领域”。这些反馈让王瀚和队友们意识到，这个看似好玩的项目，背后藏着巨大的技术价值。他们深入打磨核心技术，自主研发出TPVC运动补偿控制技术与高速双目视觉系统，250帧的高精度相机像眼睛一样捕捉小球轨迹，12位压感测片实时捕捉小球位置和运动轨迹，数据经多传感器融合算法处理后，毫秒内就能下达指令给双编码器一体式伺服电机，让机械臂调整姿态。“从捕捉到响应，整个过程像人类‘看到球、伸出手’一样自然，但速度是人类的好几倍。”王瀚解释道。

 从手动调参数到“代码赋予生命” 

 深夜实验室里的两次关键突破 

“用代码赋予机器生命”，在王瀚看来，真正的智能不是让机器重复动作，而是让它像人一样“学习”和“感知”。团队的两次关键突破，都发生在熬夜到凌晨的实验室里。其中一大突破是“强化学习虚实迁移技术”的落地。最初，机器人在真实环境中颠球总是失败，力度大一点球就飞了，角度偏一点就接不住。“我们一开始靠手动调整参数，每天试几百次，累得不行还没效果。”王瀚记得，有天晚上，队友说：“能不能让机器自己学？”这个想法让大家眼前一亮。他们通过Isaac Gym部署虚拟机器人，通过深度强化学习算法，让机器人获得“学习能力”。

“那段时间我们每天长时间在实验室研发和测试，深夜还在看虚拟机器人的训练数据。”王瀚说，最激动的时刻是第一次将仿真训练的策略迁移到真实机器人上：机械臂先是稳稳地颠了一下，接着又稳稳接住第二下、第三下……最终让机器人在真实环境中具备非常快的反应速度和稳定性。“我们当时拍手欢呼、击掌，那个场景特别难忘。”正是这次突破，让机器人拥有了自主学习的能力，不再依赖人工调试，适应不同场景的速度也快了很多。

颠球机器人团队学生负责人王瀚（左一）和团队成员

另一大突破则解决了“感知小球”的难题。有一次，团队想让机器人实现“一键停球”，即在颠球过程中突然让球稳稳落在机械臂上，这需要机器精准感知球的速度、力度变化，不然球要么弹飞，要么直接掉地上。王瀚和队友们盯着算法寻找突破口，发现关键在于多传感器融合算法，他们连夜修改代码，通过代码将视觉、压力、电流等多模态数据融合，让机器人能“感知”小球的细微变化。

当王瀚按下启动键，机械臂颠球几秒后，突然轻轻一收，乒乓球稳稳地停在了臂端，甚至能按照绘制的图形移动小球。“那一刻，我们觉得机器真的‘活’了，它能感知到球的细微变化，还能配合完成复杂动作。”

 科创不是做酷炫的机器 

 而是用技术解决实际问题 

如今，团队有13名成员，他们来自机械自动化、产品设计、生物医学工程等多个专业；但最初，只有王瀚和另外两名队友。团队早期最大的挑战不是技术，而是缺人、缺设备。王瀚回忆道，“最开始没有3D打印机，哪怕只是一个螺丝孔位置画错或者需要调整，都可能要重新加工一轮，再验证一次，往往一等就是一周。”

改变始于实验室购入的第一台3D打印机。“有了它，我们当天设计零件，当天就能打印出来测试，大大加快迭代速度。”王瀚说，也是从那时起，他们开始在学校里“招兵买马”，在机器人社团做技术分享，在科创竞赛中寻找队友，甚至在社交媒体上发布项目进展，吸引有共同兴趣的同学加入。“我们不看专业背景，只要对‘用科技解决问题’有热情就行。”现在的团队里，有擅长机械设计的同学，有精通算法的同学，还有懂产品设计的同学，跨学科的碰撞常常能擦出意想不到的火花。

随着团队壮大，项目也从“颠球机器人”拓展到更广阔的领域。在医疗领域，他们将平衡控制技术迁移到精密医疗设备上，提升设备在动态环境下的稳定性；在船舶领域，他们利用系统的抗干扰能力，帮助船上平台在晃动中保持平稳作业。“这些拓展的核心，其实都是我们在颠球机器人上验证过的算法。”王瀚说，参加“挑战杯”让团队真正明白，科创不是做酷炫的机器，而是用技术解决实际问题。

回望三年科创路，让王瀚难忘的不仅有拿奖的时刻，还有无数个深夜里，团队成员围在实验台前，一起啃面包、改代码、调机器的日子。“当‘挑战杯’的评委和专家们指出我们的技术可以在医疗、工业、国防等多个领域解决实际问题时，我们深受鼓舞”王瀚说，这段经历让他明白，科创报国不是一句口号，而是要像打磨算法一样，一步一个脚印，把青春的热爱，变成解决实际问题的能力。

如今，团队的智能平衡系统还在不断优化，他们的目标是让技术走进更多领域，用年轻人的创新，为国家的科技发展贡献一份力量。“我们从‘做一个酷炫的机器人’的初心，升华为‘用科技创新服务社会’的使命感。”王瀚的眼中，闪烁着属于科创青年的坚定与光芒。

​青年报·青春上海记者 陈泳均/文 受访者/图

编辑：李宇婷

来源：青春上海News—24小时青年报