这场“世界杯”,中国队用机器人夺冠
  • 来源:科普时报
  • 作者:朱 涵
  • 2018-07-05 15:18

正当2018年俄罗斯世界杯激战正酣时,日前,机器人领域的世界杯也在加拿大蒙特利尔落幕,浙江大学ZJUNlict队在2018机器人世界杯小型组决赛上战胜“老牌劲旅”美国卡内基梅隆大学,夺得冠军。

这是浙江大学代表中国队第三次夺冠,刚刚凯旋归国的浙江大学团队带着“出征”的机器人向新华社记者描述了赛场上的精彩瞬间。

与“老牌劲旅”两度相遇终获胜

小型足球机器人外形近似圆柱体,直径为18厘米,高度为15厘米,体态轻盈,它们的“足球”是一个橙色的高尔夫球。

浙江大学机器人团队“主教练”、浙大控制科学与工程学院熊蓉教授介绍,小型足球机器人底部有四个全向轮,可以实现各个方向的灵活移动,在高速运动中还可进行控球和挑射。

“比赛一旦开始,任何人为操作都被禁止,机器人只能够根据预先设定的策略和软件分析赛事,靠自己做出判断和决策。”熊蓉说,这对机器人的速度、稳定性、协作性都提出了很高要求。

今年的机器人世界杯吸引了来自世界顶尖高校的学生参加。浙江大学在小组赛中以三胜一平的战绩顺利出线,进入双败制淘汰赛后,遭遇老对手美国卡内基梅隆大学。在比赛中,浙大机器人由于定位球程序出现问题,以1:2告负进入败者组。

“淘汰赛中,我们发现自己总是被卡耐基梅隆队压着打,对方在控球方面有明显优势。”浙大团队队长、浙大控制科学与工程学院研一学生黄哲远回忆说,“其实我们的硬件条件并不输给对方,我们就在赛后抓紧分析改进。”

通过修正问题、优化程序,浙大团队在败者组接连击败伊朗队、德国队,最终闯入决赛。决赛场上,浙江大学再次遇上美国卡耐基梅隆大学,谁料一场酣战后,浙大队以4:0斩获冠军。

“面对强队能够打出这样的分差,在赛场上非常少见。”熊蓉说。

“吸球”绝招成制胜关键

浙大曾在2013年和2014年都拿到了机器人世界杯小型组冠军,之后的三年却连续落败。熊蓉说,2015年,团队只拿到了季军,他们开始反思自己的技术缺陷。

“我们认为要加强高速动态中的智能性。以前我们定位球打得很好,但这几年大家技术都发展起来后,我们的优势就逐渐消失。”熊蓉带领团队从2016年开始重新搭建小型足球机器人的体系架构并设计算法,使机器人得以更轻易地适应复杂规则的变化。为了更加稳定地控球,团队还用3D打印、红外识别等技术设计了一个“吸球”硬件。

这些都成为本次机器人世界杯赛场上浙大团队的制胜绝招。记者在决赛视频中看到,浙大足球机器人在球门前接到“队友”传球后,用吸球硬件牢牢地将球控在自己“脚下”,利用后向以及横向带球技术,寻找空挡转身“射门”,动作流畅、一气呵成。

“机器人可以自动计算进攻传球线路,并根据赛场上的不足进行自动调整。增强吸球动作后,机器人在球场上有更多控球权,结果出乎意料的好。”浙大团队成员、浙江大学机械学院大三学生陈泽希说,此前足球机器人几乎只能够推球前进,如此稳定的“控球技巧”还是首次出现在赛场上。

熊蓉说,能够再次夺回机器人世界杯小型组冠军,意味着浙大小型足球机器人在软件硬件实力上都有较大提升,实现了很好的融合。

机器人世界杯不只是比赛

机器人世界杯是机器人领域最高水平的国际性赛事,1997年首次举办。它以机器人足球作为中心研究课题,通过举办机器人足球比赛,旨在促进人工智能、机器人技术以及相关学科的发展。

熊蓉说,机器人世界杯每一年的比赛规则都有一定变化,比如今年场地面积扩大一倍,机器人数量从6个增长为8个,更加接近于人类比赛队伍数量,对角球距离、平射速度以及场地冲撞等都有了的硬件限制。

与本届俄罗斯世界杯新加入的视频助理裁判技术有着异曲同工之妙的是,2018机器人世界杯足球赛小型组中也引入自动裁判,对程序进行直接判定。熊蓉介绍,这些变化的目的是为了验证机器人协作能力,引领技术发展方向。

在这些规则下,机器人不仅速度快,还能够精确避障,因为一旦发生碰撞就得“吃黄牌”。在赛场上,机器人能“多人协作”进行断球、传球,甚至还能够做出假动作迷惑对手。

这些“球场技术”背后,体现的都是机器人的基础性技术研究,其中,部分成果已经在现实生活中得到了应用。目前,浙大团队就已经基于相关技术,制造出了拥有优秀导航路径规划和轨迹规划能力的轮式服务机器人和搬运机器人。



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