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浙大足球机器人拿下世界杯冠军

发布时间: 2018-06-26 20:52:25 来源: 浙江在线 记者 曾福泉 通讯员 柯溢能


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  浙江在线6月26日讯(浙江在线记者 曾福泉 通讯员 柯溢能)俄罗斯世界杯激战正酣,而机器人领域的世界杯已经产生冠军——加拿大蒙特利尔当地时间6月21日,浙江大学师生研发的机器人力挫强敌,摘得全球顶尖机器人足球比赛——机器人世界杯(RobCup)的桂冠。这些小小机器人在属于自己的“绿茵场”上奔跑、传接、射门,既灵活又稳定,默契度和准确性令人赞叹。

  这是浙大第三次夺得机器人世界杯冠军。26日,刚刚凯旋的浙大ZJUNlict团队向记者介绍了“冠军机器人”所蕴含的精妙技术。

  机器人怎么踢球:

  用滚筒带球,用“电磁炮”射门

  在ZJUNlict团队的实验室,记者看到,这些夺冠的机器人大约15厘米高,3千克重,圆柱形的身材。机器人的腿脚是4个全向轮,由塑料、钢圈、铝和橡胶等多种材料制成,轮子外面还有金属的保护套,以防止它们在激烈的拼抢中“受伤”。

  “机器人从电池获得动力,运转速度很快。”机械系本科生陈泽希说,“它们一秒钟能行驶3至4米。”

  机器人身子底下有一个类似滚筒的装置,可以把机器人足球比赛的用球——一枚染成橙色的高尔夫球吸住,机器人就能像现实中的足球运动员一样带球跑动了。

  在传球或射门时,机器人靠的是威力强大的“电磁炮”——它们体内装有电磁铁装置,将小球推射出去。而搭配坚固的挑射铲,还可以踢出越顶弧线球。

  除此之外,每个机器人还都有一个最重要的大脑:一套处理器系统。

  一个足球机器人已是如此精密复杂,而一场比赛中,两队分别派出的是8个这样的机器人,比赛打得精彩纷呈,是谁在操控它们?

  答案是:机器人自己。在12米×9米的场地上方,6台全景摄像机把各个机器人和比赛用球的实时信息悉数采集过来,转化成数据,传输到参赛队位于场外的计算机里。这台计算机就像一个总指挥:它拥有强大的运算能力,根据数据生成一个球场的模拟景象,分析当前局面,提出下一步的策略。计算机的命令,通过无线技术发送给每一个机器人,后者接收并随即采取相应行动——或拦截、或传球、或射门……

  浙大ZJUNlict团队队长、控制科学与工程学院研究生黄哲远说,从摄像机采集信息到机器人做出反应,整个过程耗时仅16毫秒。整场比赛,就是在计算机和机器人的合作下完成的。开场哨一响,任何队员都不能再碰触计算机或机器人。

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  机器人的球星范儿:

  会拼抢,还会假动作

  在机器人足球赛中,双方比拼的不是体能,而是从人工智能到机械电气的一系列软硬件技术。

  飞速发展的机器人科技浪潮席卷全球,机器人世界杯对参赛队提出的挑战也逐年提高。“相比往届,今年比赛的场地增大了一倍多,每队上场机器人数量从6个增加到8个,更加接近人类比赛。” 浙大ZJUNlict团队主教练、浙大智能系统与控制研究所机器人实验室主任熊蓉教授说,这进一步减少了只依靠定位球获胜的可能性,需要各参赛队真正在高速运动的多机器人协作方面有硬功夫、真本事。

  熊蓉说,浙大本次夺冠的机器人表现出了更加领先的技术和优异的性能,它们运动灵活,坚固稳健,球星范儿十足。

  “在几年前的比赛中,机器人经常在激烈的较量中发生故障,需要队员上场修理。今年则几乎不需修理,赛后只需清洗即可。”黄哲远说,这次带了8个备用的机器人,一个都没用上,可见稳定性之高。

  通过改进硬件和完善算法,浙大机器人带球的能力也大大提升,不仅能吸着球灵活地后退、转向,还能把球从对方机器人的嘴里抢过来。ZJUNlict队决赛的对手是实力强劲的美国卡耐基梅隆大学。“决赛前一天,我们设计了新的吸球程序,让新硬件的能力完全发挥出来,机器人在球场上有了更多控球权。” 黄哲远说。结果浙大机器人在赛场上压制了卡耐基梅隆,以4比0的大比分取胜。

  “在赛场上,系统要为机器人做出如何行动的最优决策,这个决策还要能及时传递给机器人并被执行。”熊蓉说,今年的比赛中,多个机器人之间的传接配合愈发成熟流畅,守门员甚至会在罚点球时以各种假动作迷惑对方,显示通用的动态智能技术不断进步。

  2050年:

  机器人能踢赢人类吗

  为什么机器人世界杯能够年复一年吸引世界各国的优秀技术人才?熊蓉认为,这是一个创新思维和技术能力碰撞的高端平台,驱动机器人在球场上夺冠的技术,同样被应用到现代生活的方方面面。

  比如,机器人在场上传接射门,使用了路径规划技术。而如果要开发一款机器人,在一片广袤的土地上对电网设备进行巡检,就需要这种技术。又如,采集场地信息、精确识别出机器人位置的全景摄像机,可以为大型停车场服务,方便地标示出空余车位。在码头,装卸集装箱的工业机器人同样需要装配协作、避障等人工智能。

  机器人世界杯创立之初即定下了一个终极目标:到2050年,一支由仿人机器人组成的球队能够与人类球队展开较量。本次大赛中,浙大的仿人机器人取得了第四名的成绩。

  相比4个轮子的小型机器人,现在的双足机器人踢起足球来仍颇为笨拙,仅是球场上司空见惯的一次跌倒,也会成为让它们大伤脑筋的难题。但如果把完成这一目标的历程比作一场球赛,现在还是上半场,留给我们的时间还有很多。随着人类智慧对机器人科技的不断投入,谁又敢说,2050年捧起大力神杯的不会是一个机器人呢?


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