机器人足球世界杯

机器人足球世界杯
内容摘要：
1、中国队在机器人足球世界杯中的表现
2、机器人足球世界杯的发展历史
3、足球机器人的基本构成和工作原理
4、机器人足球世界杯对人类的影响
众所周知的，世界杯足球赛每4年举办一次，而机器人世界杯足球赛则是每年举办一次，集中展示各国在机器人制造领域内的进步。

机器人世界杯足球锦标赛是由瑞士非赢利机构“机器人世界杯联盟”组办的，1997年的赛事为第一届。

虽然中国足球队的运动员水平不怎么样，然而中国的机器人足球运动员却十分争气，在2010年世界杯的15个小组比赛中，获得了5个奖项，分别是2个冠军、1个亚军和2个季军。

尤其令人瞩目的是中型组机器人的比赛，来自北京信息科技大学的球队经过激烈角逐，获得了冠军。

这支机器人足球队名为“Water（水）”，可是这些机器人踢起球来一点也不“放水”，战胜了荷兰、葡萄牙等传统强队。

领队老师王雪雁表示，论软硬件设备，“Water”队实力都不及荷兰队，但荷兰队注重传球、带球技术，“Water”队更注重抢断和迅速射门，才得以险胜。

现在，各国的机器人常常参与各种体育赛事，但是参与度最高的还是足球比赛。

为什么机器人制造团队热衷于足球比赛呢？新加坡机器人世界杯足球赛主席周常久先生解答了这个问题：“足球是一种非常好的竞技比赛，不仅需要机器人要有很好的智力、体力，还需要它们身体十分灵活，这样才能完成许多足球技巧。

这不仅仅是制造团队在智力方面的角逐，还能体现出制造团队的创新性和协作性。

”
机器人足球的最初想法由加拿大不列颠哥伦比亚大学的艾伦·马克沃斯（Alan Mackworth）教授于1992年提出。

日本学者迅速对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。

1993年6月，包括浅田埝(Minoru Asada)、Yasuo Kuniyoshi 和北野宏明(Hiroaki Kitano)在内的一些研究工作者决定创办一项机器人比赛，暂时命名为RoboCup J联赛(J联赛是刚创办的日本足球职业联赛的名字)。

然而在一个月之内，他们就接到了绝大部分是日本以外的研究工作者的反应，要求比赛扩展成一个国际性的联合项目。

由此，他们就将这个项目改名为机器人足球世界杯赛（Robot world cup soccer games，简称RoboCup）。

与此同时，一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。

由此，机器人足球迅速成长为国际人工智能和机器人学研究的一个重要主题和方向。

1993年9月，RoboCup第一次发表公告，并草拟了明确的规则。

1995年8月，在加拿大蒙特利尔召开的国际人工智能会议(IJCAI-95)上发表了公告，将在名古屋与
IJCAI-97联合举办首届机器人世界杯足球赛及会议。

1996年11月4日到8日，在大阪的国际智能机器人与系统会议(IROS-96)上举行了Pre-RoboCup-96。

有8
支球队参加了仿真组比赛，并展示了参加中型组比赛的真正的机器人。

虽然规模不大，但这是第一次将足球赛用于促进研究与教育的比赛。

1997年，第一次正式的RoboCup比赛和会议获得了巨大的成功。

比赛仅设了机器人组和仿真组两个组别，来自美国、欧洲、澳大利亚、日本等40多支球队参加，5000多名观众观看了比赛。

从此，RoboCup作为机器人学和人工智能研究领域的最重要的活动之一蓬勃发展起来。

参加比赛的这些机器人自然是最吸引机器人爱好者的兴趣了。

这些机器人小车基本都是由车架、车轮、电机、减速机、测速码盘、驱动电源、单片机控制电路与无线接收模块等构成。

它可以按着主机发出的命令调整左、右轮转速，以保证按预定的轨迹运动。

足球机器人的核心技术是人工智能技术，它的目地是使机器具有人的智慧。

它能使机器具有像人一样的感知环境，向环境学习的能力。

要在比赛中获胜，就要求机器人从头到脚各个部分都要很灵活，而且要有一颗“聪明的大脑”，能及时对球场上的各种情况做出判断。

参与比赛的机器人不但是“头脑高度发达”的智能机器人，而且是要模仿人体构造的仿生机器人。

因此，机器人足球赛最能够体现制造团队的研发水平。

在赛场的上方有一些摄像头，旁边的研究人员可以根据现场陆续获知比赛情况，并通过电脑软件做出决策，再把命令通过无线传输系统发送给机器人的接收系统。

对于赛场上的一些临场反应，比如带球奔跑时绕开其他机器人，则需要机器人自主完成。

机器人也有一套摄像系统作为自己的“眼睛”，能够把足球赛场上的一些情况传输到自身的电脑中，电脑程序可以指挥机器人进行合理的运动。

参与比赛的机器人有的有人形的双腿，有的则是靠轮子来运动。

人形双腿机器人虽然速度比轮子机器人要慢一些，但是运动起来更加灵活一些，因为它们的腿部关节完全是按照人体关节来设计。

目前，参与比赛的机器人还需要研究人员提供电脑或遥控器进行控制，这些机器人的动作也不是很灵活。

机器人世界杯联盟的目标是，到21世纪中叶，一支最先进的完全自主的人形机器人足球队在遵循国际足联正式规则的比赛中，战胜由人类优秀运动员组成的足球队。

这个目标要在40年内完成，对世界人工智能和机器人研究领域的专家来说都是一个重大挑战。

如果这个目标能够达成，机器人就将在40年内渗透到人类生活的方方面面，彻底改善人类生活。

目前在世界范围内，每年都有机器人足球世界杯，那么，机器人足球世界杯（RoboCup）能为我们带来什么？相互学习，是各队来参加机器人世界杯比赛的主要目的。

机器人足球世界杯赛及学术大会是国际上级别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议，从1997年开始每年举办一次。

但是在比赛中，既然是竞争对手，那么保密工作毕竟还是会破坏了大家互相学习的渠道，但在机器人调试和比赛过程中还是可以学到一些东西的。

比如仿真2D比赛中，可以看出有的球队利用“决策树”模型设计的程序，由于工程量很大，所以这类球队要么精于下底传中，要么热衷中路突破，难以两头兼顾，打法比较单调。

而获得亚军的德国队采用了“马尔柯夫决策（MDP）”等算法，水平大大提高，蓝鹰队则采用了更先进的“部分可观马尔柯夫决策（POMDP）”等算法，实力也更加强劲。

这种实战中的学习非常重要。

澳大利亚的两只队伍在今年的比赛中包揽了四足机器人组的冠亚军。

这是因为他们距离很近，每一到两个星期就要比赛一次，
然后再回去改进，通过不断积累，他们的技术已领先别人很多。

参加过比赛的队伍都觉得来到现场以后大开眼界，学到了很多东西，这使机器人足球比赛的水平不断提高。

目前尽管国家的科技主管和各个高校已开始重视机器人足球世界杯，但社会的宣传还远远不够，大多数人并没有把它视为学术前沿，而当成了像奥林匹克数学、物理一样的简单竞赛。

实际上，机器人足球赛运用了人工智能和机器人制造两方面技术，研制过程涉及了计算机、自动控制、传感与感知、通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。

尽管仿真机器人比赛不需要实体，似乎会比较简单。

其实不然，正是由于这个特点，仿真2D比赛成了考察决策水平的最高级较量场所。

仿真机器人足球的研究重点是球队的高级功能，也就是如何指挥球员在动态环境中进行合作、判断对方跑位和战术，并贯彻设计人员的战术意图。

这类机器学习和决策问题也是当前人工智能研究的热点。

通过竞赛，各种不同的新思想、新原理、新技术可以得到客观的评价。

哪个学校的人工智能研究出色、哪个国家的机器人制作精良，光靠论文和展示并不能说明问题，最直接的方法还是要拿到同一个舞台来比一比。

也就是说，机器人足球是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，同时也是展示高科技进展的窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途径。

目前，参加机器人足球世界杯的队伍大多来自于高校，来自企业的很少。

因为企业一般希望研究在近期就能产生成果，而比赛采用的技术离实用化还有一段路要走。

不过，也有技术已经转换为了商品，比如实体机器人使用的图像分析技术就已被开发成图像采集卡进行销售。

此外包括微软、索尼、SGI等大公司在内的企业也在密切关注着机器人世界杯，他们还会在比赛场馆中展示自己的产品。

不管国内还是国外，目前的机器人足球比赛研究经费主要还是来自于政府研究项目。

在美、日等发达国家，由于经济水平较高，不仅有获得政府或企业支持的参赛队，还有自己掏腰包的业余爱好者。

这些力量成了机器人技术发展的土壤。

足球机器人比赛以喜闻乐见的方式走进了我们的视野，吸引了越来越多人的关注。

这项比赛可以激发人们尤其是青少年对机器人技术的兴趣，可以吸引更多的人关注机器人技术，也可以吸引更多的青少年优秀人才参与到机器人研究中去。

从第一架飞机上天，到人类登月，中间用了50年；从第一台电脑诞生，到深蓝超级电脑打败世界象棋冠军，其间又是50年。

以此类推，1997年第一届机器人足球比赛在日本举行，到了2050年，机器人或许就能够打败由人类组成的足球队了。

机器人世界杯联盟的专家波菲尔表示：“机器人足球赛的最终目的不是单纯的娱乐，而是希望制造出更多更好的有益于改善人类生活的机器人。

”
参考文献：
《机器人足球世界杯》
《机器人世界杯最早出现于哪一年》
《机器人也玩世界杯足球赛》
《机器人足球世界杯能为我们带来什么？》。