机器人社会从踢球开始

文/孙蓟潍

　　2001年8月1日，国际机器人足球联盟（FIRA）世界杯机器人第六届足球大赛在首次在中国北京举行。

小平台上的战争

机器人（遥控小车）的运动是由主机发送命令通过无线电通信实现的。

1998年韩国科学院推出了第一届微型机器人足球世界杯比赛，此举马上引起了世界各国科学家的极大兴趣。至今已经举办了五届机器人足球世界杯比赛，参赛国家和队伍逐年增加。

机器人足球赛作为人工智能领域与机器人领域的基础研究课题，是一个极富挑战性的高技术密集型项目。它融入了机器人技术、机电一体化技术、通讯与计算机技术、机器视觉与传感器融合技术、决策与对策、智能控制等多学科的高新技术。因此，通过一场机器人足球赛就可以反出映一个国家信息技术和自动化技术的综合实力。2000年9月，在澳大利亚举办的第五届世界杯机器人足球大赛上，中国机器人足球队获得了一项冠军和一项季军，实现了中国机器人足球队冲出亚洲，走向世界的愿望。中国机器人足球协会会长洪炳熔教授还提出了到21世纪中叶用机器人足球队打败人类足球冠军的豪言壮语，他对此充满信心。

与往年相比，本届赛事增加了一些新内容，在机器人足球仿真比赛和全自主机器人足球比赛方面有新的突破。例如增设了Simurosot--5对5仿真机器人比赛，这种比赛是纯软件比赛，由比赛委员会为参赛队提供标准比赛平台，参赛者只需要输入自己开发的策略程序就可以进行球赛，即使没有机器人硬件也照样能比赛。

机器人足球比赛具有很强的观赏性，不仅是孩子们开心的节目，也让成年人乐而忘返。机器人足球比赛是高科技的电子对抗，涉及到材料、机械、电子、软件、通信等高新技术领域。它的最大特点是通过设计者编制的合作与协调策略程序进行比赛，在比赛过程中智能化的机器人球队完全独立自主地进行比赛。机器人队员不但要有强壮的硬件系统还要具有随机应变的策略软件系统。机器人足球包含着机器视觉与听觉传感技术、无线通信技术、仿真技术等，是多种综合技术的较量，被称为“小平台上的高新技术战争”。

　　是推球不是踢球

　　机器人足球是将人们最喜欢的足球运动和人工智能领域多智能体系统结合的产物。要使机器人踢球，必须具备四个基本因素，即足球机器人躯体、视觉系统、通信系统和计算机系统。

机器人的躯体就像足球运动员的身体那样，不但要结实，还要跑的快、抗碰、抗摔、能够准确的处理球。通常意义上的足球机器人是一个边长不超过7.5厘米的立方形的遥控小车，小车下面有两个轮子，是机器人的腿。小车顶上是机器人的耳朵——一根小天线。由于技术原因，目前的足球机器人还不能真正用脚“踢”球。在比赛中，足球机器人是用躯体去推球。用来“踢”球的部分是一个像推土机的铲子那样凹进去的部分，位于机器人的前部。

视觉系统相当于机器人足球队员的“眼睛”，它必须能实时的辨别各种东西，并准确的判断位置和距离。在当前国际流行的MiroSot比赛——3对3半自主机器人足球赛，同时也是这次大赛最主要的比赛项目中，所有机器人的视觉都是通过挂在赛场正上方的CCD摄像机与主机统一提供的，机器人通过颜色来识别球和双方队员。每个机器人的运动是由主机发送命令通过无线电通信实现的。机器人本身的运动只有直线和转动两种。

通信系统就像机器人的“嘴和耳朵”，帮助他们实现伙伴之间的合作和协调，机器人踢完球后，必须向其他队员发出相关信息，同时自己也必须准确、可靠的接收到别的队员的信息，以配合其它队员的行动。

在四个基本因素中，计算机系统最为重要。它相当于机器人的“大脑”，计算机系统模仿人脑将从视觉系统得到的机器人和球的位置信息进行计算和分析，按事先编制好的比赛策略程序，通过无线电发射器向各个机器人发出动作指令，机器人在接收到这些指令后，执行进攻或防守任务。这种比赛的智能化程度并不高，但在目前的技术条件下，这种形式最活泼娱乐性最强。

　　机器人足球和人类足球一样，有严格的比赛规则。以最常见的MiroSot比赛（3对3半自主机器人足球赛）为例：足球场长1.5米，宽1.3米，比乒乓球台略小。场地上画有中线中圈和球门区。每队各三个队员，两个前锋，一个守门员。它们的任务就是将足球（橘红色的高尔夫球）撞入对方球门而力保本方不失球或少失球。比赛规则与一般足球相似，比赛中教练员不能干预，也不许遥控，但可以要求换人和暂停。中场休息时可以修改软件，以改变战术。赛场上禁止犯规（如不许冲撞守门员等），也有罚点球、任意球和球门球等。它与普通足球的区别在于，因为球场四周有围墙，所以没有界外球，也没有角球。双方相持10秒后算争球，主裁判会吹哨把它们拉开，判任意球。由于电池容量有限，每半场为5分钟，中场休息10分钟。下半场结束时如果打成平局，则进行3分钟的加时赛。在加时赛过程中，也按国际足联规定实行突然死亡法和点球大战。

“机器人社会”来了

机器人产品本身蕴涵着无限商机。

　　机器人足球系统在许多领域有着广泛的应用前景。尤其是在国防科技领域，系统中的协作控制和决策可用于无人作战平台群的协助控制，诸如无人驾驶飞机的编队控制及与敌方的辅助攻防对抗，海军舰队的编队与辅助协同作战，还有未来战场上机器人军队的组成与控制理论及技术支持等。

　　21世纪由机器人足球引发的高科技竞争将越发激烈，其涉及的研究领域非常多，并且不仅要求在这些领域内取得巨大的突破，而且要求在各个学科之间要进行交叉与集成。机器人同时又提供了一个标准任务,使得研究人员能够利用各种技术，获得更好的解决方案，促进各个领域的发展，这是开展机器人研究的深远意义，也是机器人足球研究的魅力所在。

另外，机器人产品本身也蕴涵了无限商机。去年索尼公司利用机器人足球研究中的成果推出的宠物机器狗AIB0，在日本和美国市场上非常畅销，风靡一时；美国玩具制造商们也不甘落后，正在设计生产各种“婴儿电子玩具”使这些高科技可以用于婴儿的玩具中，并且对提高孩子的智力有所帮助。由此可见，市场对娱乐机器人的需求比预料的要大得多，据专家预测，未来的娱乐机器人产业将是一个广阔的大市场，有可能超过整个PC产业。中国是一个玩具大国，但是中国玩具所包含的科技含量很低。当机器人足球在展览和电视上亮相后，许多企业都希望能将这一系统开发成游戏机或娱乐装置，引入家庭或娱乐场所。可见中国的娱乐机器人、民用机器人也有着美好的市场前景。

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