“冰屏”和机器人舞步如何打造？点亮“北京8分钟”

　　来源：中科院之声

　　25日，平昌冬奥会闭幕式的“北京8分钟”，不但传递出中国人民对全世界朋友的盛情欢迎，更汇聚着熠熠闪光的“中国智慧”。

　　熊猫信使、“冰屏”和机器人舞步如何打造？

　　表演中，两只憨态可掬的大熊猫让人印象深刻，它们既是文化的使者，更代表着中国“国宝级”工艺的传承。据了解，熊猫道具出自四川省南充大木偶剧院的工艺师之手，他们始终致力于这项中国国家级非物质文化遗产的保护和传承。

　　大木偶要由人穿着进行表演，所以重量需要在30斤以下，按照四川南充大木偶剧院院长唐国良的说法，单是这一项要求就让他们的团队熬了好几个通宵。

　　为了达到预期效果，制作团队在选材上先后尝试了人造纸藤、天然白藤、竹篾条、铝合金丝、碳纤维条、PVC 仿真藤条等多种材料，进行了上百次测试，才最终确定了用铝合金管材和碳纤维条相结合，配合上 LED 灯的制作工艺。

　　最终版的熊猫道具，高2米35，却仅有20斤左右的重量，比初期的版本轻了几十斤，连唐国良也不禁感慨，“没想到大家共同努力，能做出这么高科技、轻便、同时能达到演出效果的大道具。”

　　舞台上，24块屏幕呈现出新时代中国的美好形象。这些近乎透明的屏幕有个好听的名字：“冰屏”。这项源自中国本土的创新设计可以实现透明图像显示，效果更通透更灵动，获得过国内国际多项发明专利。

　　“冰屏”研发团队负责人、深圳壹品广电股份有限公司北京文艺表演项目总监黄庆生介绍说，为了参与8分钟演出，团队不仅生产出规格更高、工艺更完善的产品，也同步实现了工艺的升级更新。“目前的冰屏技术我们处于世界领先水平，这次做出了三米长的屏幕而且中间没有横梁，这种工艺目前在世界上我们应该是第一家。”黄庆生说。

　　载着“冰屏”跳出华丽舞步的是24个动作灵活的移动机器人，它们不仅完成了自己动作编排，更与现场演员、地面投影进行了联动表演，同样实现了技术领域的升级创新。

　　在机器人研发团队负责人、沈阳新松机器人自动化股份有限公司移动机器人事业部总裁张雷看来，此次他们主要实现了两点技术突破：首先是机器人导航更加精准。“演员和机器人之间有频繁的穿梭互动，演出场地内的灯光干扰多，这就要求机器人要看得远、看得清。”其次，相比常用的工业机器人，此次的“演员”机器人动作更复杂灵活，包括完成行进中旋转、摆动，配合演员做出些花哨的动作等。

　　“这些技术上的新要求也为整个研发团队提出了挑战，要求我们在设计程序时不断地改进算法。”张雷说，团队从确定参演到开始排练，其间只有两个月时间，全体成员夜以继日地工作，才最终定制出了可以参与演出的机器人。

　　抗冻测试、虚拟视觉力保演出精彩

　　为了保证演出的顺利进行，主创团队曾多次赴韩国平昌，实地考察当地的自然条件和现场的演出条件。据悉，闭幕式演出当天历年平均气温在零下10度，风力5级左右。严寒、多风，对于整个演出团队而言是不小的挑战。

　　为了做好演员的防寒保暖工作，主创团队采用了石墨烯智能发热服饰，来确保演员动作优美，防止出现冻伤。

　　石墨烯是一种超级新型纳米材料，具有超高强度、超高导热系数，被业界誉为“新材料之王”。利用石墨烯的特性，我国科研人员研制出了超薄透明的石墨烯电热薄膜技术，用于智能装备制造，并在国外申请了专利保护。

　　“演员的服装要求轻薄，能让他们灵活地做动作，同时，无论是排练场地还是平昌闭幕式现场，天气都很寒冷，石墨烯服饰可以起到很好的保温发热效果。”石墨烯团队负责人、深圳烯旺新材料科技股份有限公司李月秋说，根据环境要求，服饰也可以做出相应的调节。“最初对我们的设计要求是在零下5度的环境中，持续发热8分钟，后来考虑到候场等因素，调整到在零下20度的条件下，发热4小时。”

　　低温的天气条件下，需要御寒的除了演员，还有现场所有的演出设备。为了让演出主体“冰屏”和移动机器人在平昌能够顺利运行，主创团队特意对设备进行了抗寒、抗风测试，保证其在低温、大风环境下的工作稳定性。

　　在整个排练过程中，还有两套视觉仿真系统一直在充当着导演的“眼睛”和“指挥棒”。这就是由北京理工大学与北京电影学院组建的虚拟视觉团队设计的“ OpenGL 表演辅助训练系统”和“北京8分钟文艺表演预演系统”。两套系统可以根据导演的创意方案将文艺表演过程全部仿真，以可视化的界面和图纸、视频等多种形式展现演员的运动轨迹、位置信息、队形变化、运动速度等，帮助导演把控、决策及完善表演方案。

　　“这两套系统相当于让导演同时看到现场监控器和直播效果，导演在系统中可以实时观察到演员及道具的队形状态，如果需要调整可以及时反馈。” 北京电影学院未来影像高精尖创新中心总体研究部副主任王春水说，具体到参与演出人员，系统可以为每个人生成自己的动作轨迹和节奏，“在不用考虑旁边人的时候，也可以知道自己什么时间该做什么动作，这样就让排练效率大大提高。”

　　<em>注：新松机器人自动化股份有限公司（简称“新松”）隶属中国科学院，是一家以机器人技术为核心，致力于全智能产品及服务的高科技上市企业，是中国机器人产业前10名的核心牵头企业，也是全球机器人产品线最全的厂商之一，国内最大的机器人产业化基地。</em>


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