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机器人足球 发表评论(0) 编辑词条

足球运动是一种大家非常喜爱的运动。让机器人去踢足球 ,听起来像天方夜谭似的。机器人怎么去踢足球? 更何况

机器人足球
机器人足球
要组成一个队,不同的机器人要互相配合。机器人要参加比赛必须要有自己的眼睛,自己的双腿,自己的大脑,还得有自己的嘴——把自己的想法告诉别人,协同进行比赛。 现在的足球机器人还没有做到像我们人一样。据科学家估计,这得再过五十年,即2050年左右才能做到在一个真的足球场地上,与我们人的比赛规则一样的条件下进行比赛。到那时可能电视转播的体育节目中机器人足球会占很大的比重。当然,这是猜测。



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比赛编辑本段回目录

现在的足球机器人比赛有两个系列:即ROBOCUP 和FIRA 。每年都要进行一次比赛。中国最早参加了FIRA比赛,东北大学代表队和哈工大代表队都取得了好成绩。另外中国还参加了ROBOCUP系列的比赛。在2001年的ROBOCUP比赛中,清华大学代表队获得了世界冠军。另外,中国人工智能学会在2001年成立了机器人足球专业委员会。机器人足球参加了科技申奥主题活动,还将参加2002年的世界杯足球赛。以上活动说明机器人足球在中国获得良好的发展。

机器人足球赛的主要类型分为半自主型(MIROSOT)、全自主型(ROBOSOT)、类人型(HUROSOT)、仿真型(SIMUROSOT)四种类型。

FIRA世界杯编辑本段回目录

FIRA机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology,KAIST)

机器人足球
机器人足球
的金钟焕(Jong-Hwan Kim)教授于1995年提出,并于1996年在KAIST所在的韩国(Daejeon)举办了第一届国际比赛。

1997年6月,第二届微机器人足球比赛(MiroSot97)在KAIST举行期间,国际机器人足球联盟(Federation of International Robot-soccer Association,FIRA)宣告成立。此后FIRA在全球范围内每年举行一次机器人世界杯比赛(FIRA Cup),同时举办学术会议(FIRA Congress),供参赛者交流他们在机器人足球研究方面的经验和技术。  

机器人足球系统的研究涉及非常广泛的领域,包括机械电子学、机器人学、传感器信息融合、智能控制、通讯、计算机视觉、计算机图形学、人工智能等等,吸引了世界各国的广大科学研究人员和工程技术人员的积极参与。更有意义的是,机器人足球比赛的组织者始终奉行研究与教育相结合的根本宗旨。比赛与学术研究的巧妙结合更激发了青年学生的强烈兴趣,通过比赛培养了青年学生严谨的科学研究态度和良好的技能。   

从1996年在韩国大田的KAIST举办第一届MiroSot比赛至今,FIRA已经举行了七届世界杯比赛,足迹遍布亚洲、欧洲美洲大洋洲,成为各类国际机器人竞赛中最具水平和影响力的赛事之一。除了一年一度的世界杯比赛以外,每年还有许多地区性的FIRA机器人足球比赛。蓬勃发展的机器人足球比赛对机器人足球的研究起到了巨大的推动作用。FIRA机器人足球比赛的种类也由最开始的MiroSot不断增加,目前已经包括MiroSot、RoboSot、HuroSot、SimuroSot等多个类别。有的类别根据双方参赛队员数目不同还可以分为小型组、中型组和大型组等等。

机器人足球
机器人足球
在FIRA比赛蓬勃开展的同时,有关机器人足球系统和机器人足球竞赛的理论研究也取得长足进展。每一届世界杯比赛之前,主办者都会举行培训和研讨班,并在比赛举行的同时召开机器人足球专题的国际学术会议,例如前不久在韩国召开的2002 FIRA Robot World Congress,就录用了来自26个国家的142篇论文。这些论文集中介绍了与机器人足球相关的视觉系统、运动规划、动作设计、策略选择等领域的最新研究成果。这些学术研讨和交流活动,极大地促进了相关学科的理论研究。   

理论研究的成果使得机器人足球比赛的水平不断提高。在1996年的第一届MiroSot比赛中,大多数参赛队使用的视觉系统的采集/处理速度仅为10帧/秒,机器人速度也不过50cm/s。仅过两年,来自韩国的Keys队,凭借他们高达每秒60次的视频采集/处理速度和机器人2m/s的运动速度,在法国巴黎举行的FIRA'98世界锦标赛中一举夺魁,其足球机器人的表现让人惊叹不已。这些进步得益于电子和计算机技术的发展带来了硬件性能的飞速提高。另一方面,有关足球机器人动作和策略的研究也成绩显著。早先的比赛当中,机器人之间缺乏合理的分工协作,很容易挤作一团。现在这种现象已不存在,随着策略研究的不断成熟,比赛的精彩程度也在不断增加。   

机器人足球的研究赢得了学术界的广泛认同,一些有影响的学术刊物例如The Journal on Robotics and Autonomous System,The International Journal of Intelligent Automation and Soft Computing等都出版过机器人足球专辑,一些重要的国际学术会议也都进行过这方面的专题讨论。

FIRA举办的历届世界杯机器人足球赛情况:
数次 大会名称 大会日期 大会地点                                                               
机器人足球
机器人足球

1 MiroSot'96Korea 1996.11 Dacjeon

2 MiroSot'97Korea 1997.6 Dacjeon

3 1998 FIRA Cup France 1998.6 Paris

4 1999 FIRA Cup Brazil 1999.8 Campinas

5 2000 FIRA Cup Australia 2000.9 Rockhampion

6 2001 FIRA Cup China 2001.8 Beijing

7 2002 FIRA Cup Korea 2002.5 Busan,Dargu

8 2003 FIRA Cup Austria 2003.9 Vienna

9 2004 FIRA Cup Korea 2004.10 Busan

RoboCup编辑本段回目录

机器人足球
机器人足球
简介
RoboCup联盟(起初称作Robot World Cup Initiative)是一个国际性研究和教育组织,它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人的研究。这个领域应该可以集成并检验很大范围内的技术,同时也可被用作综合的面向工程应用的教育。

为了这个目的,RoboCup联盟选择了足球比赛作为一个基本领域,并组织了国际上级别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议——机器人足球世界杯及学术会议(The Robot World Cup Soccer Games and Conferences,简称RoboCup)。为了能让一个机器人球队真正能够进行足球比赛,必须集成各种各样的技术,包括自治智能体的设计准则、多主体合作、策略获取、实时推理、机器人学以及感知信息融合等。对一个由许多快速运动的机器人组成的球队来说,RoboCup是一项在动态环境下的任务。在软件方面,RoboCup还提供了软件平台以便于研究。

在足球比赛作为标准问题的同时,还会有其他各种各样的努力,比赛只是RoboCup各项活动的一部分。

当前RoboCup的活动包括:技术研讨,机器人国际比赛和学术会议,RoboCup挑战计划 ,RoboCup教育计划 ,基础组织的发展 。

尽管有上述这么多的活动内容,机器人足球世界杯比赛还是各项活动的中心,在那儿研究工作者们可以在一起评估研究进展。

▲梦想                                                                                                                        
RoboCup联盟的目标是通过提供引人瞩目但又非常困难的挑战,将RoboCup作为一个工具来促进人工智能和机器人学研究。促进这种研究的一个有效途径是制定一个重大的长期目标。当这个目标完成时,将产生巨大的社会影响,这就可以称之为重大挑战计划。制造一个会踢足球的机器人本身并不能产生巨大的社会和经济影响,但是这种成功的确会被认为是这个领域的重大成果。RoboCup在作为一个研究的标准问题的同时也是一个划时代的计划。

RoboCup的最终目标是:到21世纪中叶,一支完全自治的人形机器人足球队应该能在遵循国际足联正式规则的比赛中,战胜最近的人类世界杯冠军队。

这个目标是人工智能与机器人学今后50年的一个重大挑战。从目前的技术水平看来,这个目标可能是过于雄心勃勃了。但提出这样的长期目标并为之而奋斗是非常有必要的。从莱特兄弟的第一架飞机阿波罗计划将人类送上月球并安全返回地球只花了50年。同样,从数字计算机的发明到深蓝击败人类国际象棋世界冠军也只花了50年。可以预见到,建立人形机器人足球队也需要大致相当的时间及很大范围内研究人员的极大努力,这个目标是不能在短期内完成的。

一个成功的划时代计划必须完成一个非常引人注目而且能引起广泛关注的目标。其重要问题是设定一个足够高的
机器人足球
机器人足球
目标,才能取得一系列为完成这个任务而必需的技术突破,同时这个目标也要有广泛的吸引力和兴奋点。另外,这些完成目标所需的技术必须是可以成为下一代工业基础的技术。在RoboCup中,最终目标是“开发一支能战胜人类世界冠军队的机器人足球队。” (更适当的目标是“开发一支能象人一样踢球的机器人足球队”)

不用说,最终目标的实现,如果不是几个世纪的话,至少也需要几十年的努力。根据现在的技术水平,是不可能在短期内完成这个目标的。然而,这个目标可以很容易的创立一系列相应的子目标。对任何雄心勃勃的计划来说,这种途径是较普遍的。在美国太空计划中,完成载人轨道飞行的Mercury计划和Gemini计划就是阿波罗计划的前导。RoboCup第一个要完成的子目标是“创建真实的和软件的机器人足球队,在修改过的规则下很好的踢球”。即使完成这个目标都会毫无疑问的产生能影响很大范围工业的技术。

RoboCup发展简史
在人工智能与机器人学的历史上,1997年将作为一个转折点被记住。在1997年5月,IBM的深蓝击败了人类国际象棋世界冠军,人工智能界四十年的挑战终于取得了成功。在1997年7月4日,NASA的“探路者”在火星成功登陆,第一个自治机器人系统Sojourner释放在火星的表面上。与此同时,RoboCup也朝开发能够战胜人类世界杯冠军队的机器人足球队走出了第一步。

▲历史发端
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。隶属于日本政府的电子技术实验室(ETL)的松原仁(Itsuki Noda)以机器人足球为背景展开多主体系统的研究,并已经开始开发一个专用的足球比赛模拟器。这个模拟器后来成了RoboCup的正式足球比赛仿真平台。日本大阪大学的浅田埝教授、美国卡内基-梅隆大学的Veloso教授(RoboCup联盟现任主席)和她的学生Peter Stone等也开展了同类工作。没有这些先驱者的参与,RoboCup就不可能产生。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。

机器人足球
机器人足球
1993年9月,RoboCup第一次发表公告,并草拟了明确的规则。于是,在很多会议和研讨会上进行了关于组织和技术问题的讨论,包括AAAI-94(美国人工智能联合会会议),JSAI(日本人工智能学会)研讨会以及其他机器人界的会议。同时,松原仁(Noda)在ETL的小组宣布了仿真比赛平台初始版本(LISP版本),这是为进行多主体系统研究而开发的第一个足球领域的开放系统仿真平台,后来又通过Web发布了1.0版本的仿真比赛平台(C++版本)。这个仿真平台的第一次公开演示是在IJCAI-95。

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。同时,为了发现与组织大型RoboCup比赛有关的潜在问题,决定先举办Pre-RoboCup-96。作出这个决定是为了留出两年的准备和开发时间,这样研究小组就可以开始开发机器人和仿真的球队,同时也能有时间筹集研究经费。

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。

历届世界杯
RoboCup 2008 苏州
参加队伍 国家/地区
RoboCup 2007 亚特兰大 321 39
RoboCup 2006 不来梅 440 35
RoboCup 2005大阪 330 31
RoboCup 2004 里斯本 345 37
RoboCup 2003 帕多瓦 238 35
RoboCup 2002 福岗/斧山 188 29
RoboCup 2001 西雅图 141 22
RoboCup 2000 墨尔本 110 19
RoboCup 99 斯德哥尔摩 85 23
RoboCup 98 巴黎 63 19
RoboCup 97 名古屋 38 11


 

 

 

 

 

 

 

意义编辑本段回目录

科学意义                                                                                                        

机器人足球
机器人足球

在第15届国际人工智能联合大会上,来自美、日、瑞典的9位国际著名或知名学者联合发表重要论文,系统阐述了机器人足球的研究意义、目标、阶段设想、近期主要内容和评价原则。至此,机器人足球被正式设立为国际人工智能新的挑战问题。过去50年中,人工智能研究的主要问题是“单主体静态可预测环境中的问题求解”,其标准问题是国际象棋人-机对抗赛;未来50年中,人工智能的主要问题是“多主体动态不可预测环境中的问题求解”,其标准问题是足球的机-机对抗赛和人-机对抗赛。从科学研究的观点看,无论是现实世界中的智能机器人或机器人团队(如家用机器人和军用机器人团队等),还是网络空间中的软件自主体(如用于网络计算和电子商务的各种自主软件以及它们组成的“联盟”),都可以抽象为具有自主性、社会性、反应性和能动性的“自主体”(agents)。由这些自主体以及相关的人构成的多主体系统(Multi-agent Systems),是未来物理和信息世界的一个缩影。其基本问题是自主体(包括人)之间的协调与发展,主要研究内容包括自主体设计、多主体系统体系结构、自主体协商与合作、自动推理、规划、机器学习与知识获取、认知建模、系统生态和进化等一系列专题。这些专题有的是新提出的(如“合作”),有的是过去未能彻底解决并在新的条件下更加复杂化的(如机器学习)。这些问题不解决,未来社会所需的一系列关键性技术就无法得到。值得注意的是,上述问题中的大多数都在机器人足球中得到了集中的体现。在这个意义下,将机器人足球作为未来人工智能和机器人学的标准问题,是十分恰当、极为明智的;而这一研究意义之深远重大,也是顺理成章、不言而喻的。

机器人足球
机器人足球
教育意义

机器人足球提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式。国外的一些大学已经开设了机器人足球的本科生课程,科大也在国内率先进行了教学实验,并已形成较完备的seminar课程体系。实践表明,机器人足球课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的以知识传授和技能培养为目标的课程不同,足球机器人及球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点,有利于迅速接触前沿研究,并促使选课同学的创新能力和专业素质得到提高。

机器人足球的教育作用不限于大学。在第四届机器人足球世界杯赛上,首次设立了“初级组”比赛,来自世界各国的中小学生分别参加了“机器人舞蹈”、“一对一”和“二对二”足球赛等不同类型的比赛。同时,美、日、澳、加等国家已经举办全国机器人足球初级组比赛。初级组比赛对于培养中小学生的科技素养、创新能力和实践能力具有十分重要的作用。随着机器人技术的逐步成熟,将机器人足球活动推广到中小学势在必行。这也将对我国的教育改革及二十一世纪创新人才培养提供新的机遇和挑战。

现状编辑本段回目录

现在的足球机器人比赛还远没有达到我们想要达到的地步,现在的比赛完全是一种仿真式的比赛,现在的足球机器人比赛的场地按国际的规定为1.5米×1.3米场地。场地上有中线,有门区,这与我们的实际的比赛没有什么太大的区别。每个足球机器人的车体按国际的规定不超过7.5cm×7.5cm×7.5cm.,(微型机器人比赛)机器人小车负责把红色的高尔夫小球撞进球门。在赛场的上方有一个摄像头,摄像头把得到的信息上传到计算机中。经计算机的特定程序处理,得到场上双方的态势,再经过决策系统的处理,输出相应的数据。经通讯系统发送与接收,控制机器人小车在场上奔跑。

机器人的大脑在哪里?机器人的大脑就是装在一台计算机主机中的决策系统。决策系统根据现场的敌我双方的比

机器人足球
机器人足球
赛态势,决定我方机器人处于进攻还是防守。然后决定机器人的队形和机器人离足球的远近决定是主攻还是助攻、主防还是助防。根据每个机器人的任务决定相应的动作。

相应的足球机器人有自己的眼睛--视觉系统。足球机器人的视觉系统把比赛场地的敌我双方的态势都反映到计算机中,然后用计算机图像软件进行处理。利用模式识别技术,对数字图像进行特征提取等操作,形成自己的计算机内数据的表达,即敌我双方机器人的位置和角度。 

现在的足球机器人还没有长自己的嘴巴,但是他们却有一个统一的嘴巴。由上位机统一发出命令,该命令由机器人车体的通讯系统接收,所以能实现机器人小车的互相协调。

关于足球机器人的双腿:足球机器人的双腿就是机器人的左右轮。就是车体部分,它包括车轮电机、车架、通讯模块等部分。由通讯模块接收上位机传来的命令,来驱动左右轮的速度,从而实现达到控制的目地。      

参考资料编辑本段回目录

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