人工智能是计算机科学的一个分支,其主要研究如何让计算机完成人类心智所能做的事情。智能机器人则是以人工智能技术为核心,结合机械设计、计算机、自动控制、人机交互、仿生学等使得机器人在行动上表现出与人类似的智能。一般认为智能机器人至少要具备以下三个要素:一是信号的输入,也就是感觉要素,用来认识和感知周围的环境状况;二是信号的处理,也就是思考要素,用来处理感觉要素得到的信息,思考出采用什么样的动作;三是信号的输出,也就是运动要素,对外界刺激做出反应性的动作。智能机器人既可以直接接受人的指挥,也可以运行提前编好的动作程序,还可以根据人的纲领性意志行动。
智能体育机器人是掌握了体育理论知识和动作实践,而且能够与人互动,推动体育发展的智能机器人。人形智能体育机器人在外形、技能和交互上具有很高的拟人化特征。首先,智能体育机器人的形态与人十分类似,也就是说智能体育机器人具有头脑、躯干和四肢等与人身体结构类似的组织结构;其次,智能体育机器人可以基于其类人的形态和其所掌握的体育知识,具备类人的动作表现力和控制力;最后,智能体育机器人在动作表现和控制时,具备与人的互动能力,增强人机关系。
近几年随着人工智能技术的迅速发展,体育机器人参与体育运动和比赛早已不是新鲜事情。借助高速摄像机进行物体姿态动作捕捉,通过人工智能算法预判物体运动轨迹,为乒乓球、羽毛球、足球、高尔夫球等体育机器人的设计提供了可行思路。2016年4月25日下午,李克强总理在成都菁蓉创客小镇,与羽毛球机器人“切磋”球技,双方打了两个来回打成了平手。经过多年发展,2020年广西公益性体育赛事和活动中,专门设立了“人机大战”羽毛球机器人挑战赛,与手握球拍的智能机器人隔网切磋已逐步走向普通大众。2017年“姚明机器人”亮相世界机器人大会召开,姚明机器人具备精准视觉定位系统,在7米距离内的“三分球”近乎“百发百中”。LDRIC是一台高尔夫机器人,可以完成一杆进洞,这台机器人由“高尔夫实验室”开发,用来测试不同的高尔夫技术和装备。FORPHEUS是一款能够与人连续对打的乒乓球机器人,第三代FORPHEUS除了原有的根据球手发球的轨迹和强度来控制回球的功能之外,还借助人工智能技术掌握了新的绝技,可以记住球手的特征和球的轨迹的基础上,通过连续对打来提高球手的水平。此外,在上海体育学院中国乒乓球学院的训练馆里,已批量投入市场的乒乓球机器人庞伯特可以挥舞着机械臂为小球员做发球训练。日本本田研制的机器人Asimo不但能跑能走、上下阶梯,动作灵巧,甚至还会踢足球,让机器人踢足球的想法由来已久,目前FIRA国际机器人足球联合会和ROBOTCUP国际机器人足球世界杯赛是世界上最有影响力的机器人足球赛事组织,不断致力于推动足球机器人技术的发展。
目前,体育机器人参与体育运动和比赛的报道比比皆是,以羽毛球机器人、乒乓球机器人、网球机器人、篮球机器人、足球机器人等关键词可以在网络上找到大量人机对战的报道和视频。然而,目前人工智能及机器人技术尚未成熟,当下体育机器人智能度还不高,不能实现与人之间的自然互动,因此,目前体育机器人主要专注于技术层面,相关报道大多渗透着较为浓厚的娱乐性质,而对于体育精神的关注尚且不足。随着人工智能技术的快速发展,智能体育机器人的智能化程度越来越高,其姿态、动作表现力和控制力越来越强,与人的互动也将更加自然,人们将更多的关注通过体育机器人所传播的体育精神。那时,智能体育机器人必将对整个体育领域和产业产生颠覆性的影响,也会对体育教育形式与理念提出更高的要求。本研究探索智能体育机器人对体育教学改革的影响,相关成果可为未来智能机器人背景下的体育教育改革提供参考。