“北京8分鐘”高科技：智能機器人 石墨烯發(fā)熱服
智能機器人排除現(xiàn)場干擾與演員共舞
表演中，機器人與輪滑舞者互動，并攜手從平昌穿越到2022年的北京。這些機器人靈活的舞蹈動作，讓觀眾贊嘆。機器人研發(fā)團隊負責人、沈陽新松機器人自動化股份有限公司移動機器人事業(yè)部總裁張雷告訴記者，這是中國新一代智能機器人第一次在國際賽事上表演高難度舞蹈動作，機器人不但完成自己的動作編排，更要與演員、地面投影進行聯(lián)動，這同樣實現(xiàn)了技術領域的升級創(chuàng)新。
張雷介紹，此次他們主要實現(xiàn)了技術方面兩點突破。首先是機器人導航更加精準，“從機器人控制的角度來講，演員和機器人之間有頻繁的穿梭互動，演出場地內(nèi)的燈光干擾多，這就要求機器人要看得遠、看得清，同時用最短的時間做出判斷，并迅速做出適應和調(diào)整。”其次，相比常用的工業(yè)機器人，此次的“演員”機器人動作更復雜靈活，包括完成行進中旋轉(zhuǎn)、擺動，配合演員做出花哨的動作等。
“這些技術上的新要求也為整個研發(fā)團隊提出了挑戰(zhàn)，要求我們在設計程序時不斷地改進算法。”張雷說，團隊從確定參演到開始排練其間只有兩個月時間，全體成員夜以繼日地工作，才最終定制出可以參與演出的機器人。
“我們一共做了30個機器人，有6個是備用的。”張雷透露，把這些機器人運送到排練場地時，卻發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的實際情況與他們預想的有很大不同。“開始時問題比較大，比如以往的工程安裝通常需要幾天的時間，但是這次導演團隊希望我們的機器人一上來就和演員進行合練，我們沒有預想到場景會有多復雜。”張雷說，初期的幾次合練都不太成功，研發(fā)團隊只能在現(xiàn)場反復調(diào)試、修正磨合。“后來的配合就越來越好，當導演團隊提出路線動作修改建議時，我們能夠迅速地做出調(diào)整，以便跟排練團隊快速配合，為排練爭取時間。”
為保障演出打造世界領先的“冰屏”
大家可以看到機器人搭載的大屏幕使這次表演十分炫酷，移動的機器人、流動的畫面形成了多層次、遞進式的現(xiàn)場效果。為了體現(xiàn)冰雪主題，這些大屏幕也使用了新技術，最終打造成像冰雪一樣效果的“冰屏”。
“冰屏”研發(fā)團隊負責人、深圳壹品廣電股份有限公司北京文藝表演項目總監(jiān)黃慶生介紹說，屏幕上要的效果是雪花潔白、冰花透明，這對LED顯示屏技術來說是前所未有的難度。
“我們以前沒有過這樣的產(chǎn)品，常規(guī)不生產(chǎn)的。”黃慶生說，按照導演團隊的要求，單屏幕尺寸達到1.5米的跨度，兩塊屏長3米，如果中間沒有支柱，很難穩(wěn)定。此外，LED屏越長，顏色的一致性越不好，到后面的燈顏色就不一樣了。為參與8分鐘演出，團隊進行了專門的技術攻關，不僅生產(chǎn)出了規(guī)格更高、工藝更完善的產(chǎn)品，也同步實現(xiàn)了工藝的升級更新。“目前的‘冰屏’技術我們處于世界領先水平，這次做出了3米長的屏幕而且中間沒有橫梁，這種工藝目前在世界上我們應該是第一家。”
為保證屏幕可以抗風扛凍，所有屏幕都經(jīng)過了風洞和冷庫測試，風洞測試更是達到了15米/秒的風速要求。黃慶生說，想要這么穩(wěn)定，必須把背后的卡槽做好，結(jié)構非常精密，卡槽與屏幕之間的距離可以用微米計算。“北京8分鐘表演所提出的技術要求，也推進了這個顯示屏技術的革新。”
可視化仿真預演系統(tǒng)輔助導演摳細節(jié)
在整個排練過程中，有兩套視覺仿真系統(tǒng)一直在充當著導演的“眼睛”和“指揮棒”，這就是由北京理工大學與北京電影學院組建的虛擬視覺團隊設計的“OpenGL表演輔助訓練系統(tǒng)”和“北京八分鐘文藝表演預演系統(tǒng)”。
兩套系統(tǒng)可以根據(jù)導演的創(chuàng)意方案將文藝表演過程全部仿真，以可視化的界面和圖紙、視頻等多種形式展現(xiàn)演員的運動軌跡、位置信息、隊形變化、運動速度等，幫助導演把控、決策及完善表演方案。
北京電影學院未來影像高精尖創(chuàng)新中心總體研究部副主任王春水介紹，“這兩套系統(tǒng)相當于讓導演同時看到現(xiàn)場監(jiān)控器和直播效果，導演在系統(tǒng)中可以實時觀察到演員及道具的隊形狀態(tài)，如果需要調(diào)整可以及時反饋。”具體到參與演出人員，系統(tǒng)可以為每個人生成自己的動作軌跡和節(jié)奏，“在不用考慮旁邊人的時候，也可以知道自己什么時間該做什么動作，這樣就讓排練效率大大提高。”
石墨烯智能發(fā)熱服幫演員抵抗嚴寒
閉幕式上“北京8分鐘”展示是在韓國當?shù)貢r間晚上9點15分進行，此時現(xiàn)場氣溫已降到零下3度左右。為了做好演員的防寒保暖工作，主創(chuàng)團隊采用了石墨烯智能發(fā)熱服飾來確保演員在穿著較薄的演出服時不會被凍傷。
石墨烯是一種新型納米材料，具有超高強度、超高導熱系數(shù)，被業(yè)界譽為“新材料之王”。利用石墨烯的特性，我國科研人員研制出了超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術，用于智能裝備制造，并在國外申請了專利保護。
“演員的服裝要求輕薄，能讓他們靈活地做動作，同時，無論是排練場地還是平昌閉幕式現(xiàn)場，天氣都很寒冷，石墨烯服飾可以起到很好的保溫發(fā)熱效果。”石墨烯團隊負責人、來自深圳烯旺新材料科技股份有限公司的李月秋說，根據(jù)環(huán)境要求，服飾也可以做出相應調(diào)節(jié)。“最初對我們的設計要求是在零下5度的環(huán)境中持續(xù)發(fā)熱8分鐘，后來考慮到候場等因素，調(diào)整到在零下20度的條件下發(fā)熱4小時。”
李月秋說，團隊曾在模擬零下20度的情況下進行真人實驗，以確保調(diào)試的可靠性。“在發(fā)熱效果符合要求的同時，還要保證材料的安全性、電池的續(xù)航能力和服飾的舒適度。”
此外，低溫天氣條件下，需要御寒的除了演員，還有現(xiàn)場所有的演出設備。為了讓演出主體“冰屏”和移動機器人在平昌能夠順利運行，主創(chuàng)團隊特意對設備進行了扛寒、扛風測試，根據(jù)測試結(jié)果不斷優(yōu)化設備性能，保證其在低溫、大風環(huán)境下的穩(wěn)定性。
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