助力冬奥!高校科技在行动
申冬奥成功以来,“科技冬奥”重点攻关大力推进,《科技冬奥(2022)行动计划》全面展开,国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项有序推进,取得了一系列科技创新成果。这其中自然少不了高校的力量,据不完全统计,浙江大学、复旦大学、上海交通大学、北京航空航天大学等国内多所高校贡献了科技智慧,助力冬奥。
浙江大学
织就炫酷的“冰丝带”
作为唯一新建冰上竞赛场馆——国家速滑馆“冰丝带”为世界贡献了由中国设计、中国技术、中国材料、中国制造组成的奥运场馆建设“中国方案”。这其中,浙江大学建筑工程学院罗尧治教授团队和邓华、袁行飞教授团队就为“冰丝带”超大跨度索网结构建设施工与运维保障提供了重要的科技力量。
“冰丝带”的屋面体系采用了双曲面马鞍形单层索网结构,是目前世界上跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面体育馆。所谓的索网结构,简单地说,就是一张由钢索编织而成的大网。这样一张大网“扣”在了速滑馆的上方,形成一个马鞍形双曲面屋顶。
相较于传统的刚性屋面结构体系,柔性的索网屋面在满足结构功能的前提下大大减小了结构的用钢量,这样精巧的空间设计为节能环保提供了保障。
除了对“冰丝带”屋顶的监测,浙大团队还对速滑馆的赛场冰下混凝土开展了结构监测。“冰丝带”采用了全冰面设计,同时也采用最先进的制冰技术,冰面温差可控制在0.5℃以内。
在“冰丝带”建设期间,浙江大学建筑工程学院的另一拨人马也发挥了重要作用。为了更好解决屋顶的建设难题,邓华、袁行飞教授团队通过12:1的缩尺模型,开展了国家速滑馆大跨度索网屋盖结构建造关键技术及模型试验研究。
复旦大学
智能冰上运动训练分析系统
如何通过人工智能为冬奥健儿的体育训练赋能?复旦大学工程与应用技术研究院教授、智能机器人研究院常务副院长张立华团队研发智能冰上运动训练分析系统。这一系统的主要技术指标被2022北京冬奥会采用,让“智能化”教练亲身指导,助你化身“冰雪精灵”!
运动目标3D模型可视化
该系统采用基于人工智能计算机视觉算法对滑冰运动员的动作、姿态、速度等信息进行智能分析对比,从定性、定量再到定制化分析每个运动员的特点,提高科学化训练水平与效率,有效减轻教练员工作负荷,实现科学训练、有效提升运动员训练效果和竞赛成绩的目的。
“我们利用人工智能技术,可以分析冰上运动员的骨架、各关节的动作、姿势,这叫运动目标的骨架节点识别和可视化。”张立华介绍。
未来,张立华团队将面向专业和大众运动项目开展比赛训练分析算法及应用系统研究,根据现有基础建设竞技体育比赛训练智能分析平台,实现训练辅助分析、比赛辅助裁判等智能化应用,并建设示范性智能化体育比赛场馆、大众体育智能化示范设施,让广大群众能够在日常运动中感受“智能化”服务带来的全新体验。
上海交通大学
自主研发的滑雪机器人
近日,由上海交通大学设计研发的六足滑雪机器人在沈阳完成了初级道、中级道以及与人共同滑雪实验,通过了稳定控制、智能感知、规划决策等多方面的测试。这款滑雪机器人是在“科技冬奥”的号召下,由上海交通大学高峰教授领衔,上海交通大学机械与动力工程学院和电子信息与电气工程学院组成的足式机器人研究团队研制,获得了科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持。
不仅能高速滑雪,还能躲避人群、自己规划最优路线。滑雪机器人在初级与中级雪道中的测试,证明了自己具备敏捷的转弯、制动能力和强大的自主感知、规划能力。它能在雪场高速滑行,遇到障碍物还能急转弯,继续保持自己矫健的滑雪身姿,还能在滑行的过程中完成高山滑雪运动中的“过旗门”任务,能够实现良好的速度、方向控制,具有滑行、急停、避障、绕杆等功能。
据介绍,上海交通大学足式机器人团队研发的这款滑雪机器人是六足机器人,采用双板滑雪。中间的四条腿分成两组,每两条腿固定在一个滑雪板上,用于控制滑雪板的位置和姿态,两侧的两条腿分别加装了滑雪杖,用以模仿人,实现点杖的功能。每个滑雪板具有五个自由度,通过控制滑雪板的位姿可以实现滑雪的速度控制、转弯和制动等功能。
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