在這場“世界盃”上 中國隊(duì)用機(jī)器人奪得冠軍

浙江大學(xué)近日在2018機(jī)器人世界盃小型組決賽上戰(zhàn)勝“老牌勁旅”美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，奪得冠軍。

這是浙江大學(xué)代表中國隊(duì)第三次奪冠，剛剛凱旋歸國的浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)帶著“出征”的機(jī)器人向記者描述了賽場上的精彩瞬間。

與“老牌勁旅”兩度相遇終獲勝

小型足球機(jī)器人外形近似圓柱體，直徑為18釐米，高度為15釐米，體態(tài)輕盈，它們的“足球”是一個橙色的高爾夫球。

浙江大學(xué)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)“主教練”、浙大控制科學(xué)與工程學(xué)院熊蓉教授介紹，小型足球機(jī)器人底部有四個全向輪，可以實(shí)現(xiàn)各個方向的靈活移動，在高速運(yùn)動中還可進(jìn)行控球和挑射。

“比賽一旦開始，任何人為操作都被禁止，機(jī)器人只能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的策略和軟體分析賽事，靠自己做出判斷和決策?！毙苋卣h，這對機(jī)器人的速度、穩(wěn)定性、協(xié)作性都提出了很高要求。

今年的機(jī)器人世界盃決賽地點(diǎn)位於加拿大蒙特利爾，吸引了來自世界頂尖高校的學(xué)生參加。浙江大學(xué)在小組賽中以一平三勝的戰(zhàn)績順利出線，進(jìn)入雙敗制淘汰賽後，遭遇老對手美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)。在比賽中，浙大機(jī)器人由於定位球程式出現(xiàn)問題，以1：2告負(fù)進(jìn)入敗者組。

“淘汰賽中，我們發(fā)現(xiàn)自己總是被卡耐基梅隆隊(duì)壓著打，對方在控球方面有明顯優(yōu)勢?！闭愦髨F(tuán)隊(duì)隊(duì)長、浙大控制科學(xué)與工程學(xué)院研一學(xué)生黃哲遠(yuǎn)回憶説，“其實(shí)我們的硬體條件並不輸給對方，我們就在賽後抓緊分析改進(jìn)。”

通過修正問題、優(yōu)化程式，浙大團(tuán)隊(duì)在敗者組接連擊敗伊朗隊(duì)、德國隊(duì)，最終闖入決賽。決賽場上，浙江大學(xué)再次遇上美國卡耐基梅隆大學(xué)，誰料一場酣戰(zhàn)後，浙大隊(duì)以4：0斬獲冠軍。

“面對強(qiáng)隊(duì)能夠打出這樣的分差，在賽場上非常少見?！毙苋卣h。

“吸球”絕招成制勝關(guān)鍵

浙大曾在2013年和2014年都拿到了機(jī)器人世界盃小型組冠軍，之後的三年卻連續(xù)落敗。熊蓉説，2015年，團(tuán)隊(duì)只拿到了季軍，他們開始反思自己的技術(shù)缺陷。

“我們認(rèn)為要加強(qiáng)高速動態(tài)中的智慧性。以前我們定位球打得很好，但這幾年大家技術(shù)都發(fā)展起來後，我們的優(yōu)勢就逐漸消失?！毙苋貛ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)從2016年開始重新搭建小型足球機(jī)器人的體系架構(gòu)並設(shè)計(jì)演算法，使機(jī)器人得以更輕易地適應(yīng)複雜規(guī)則的變化。為了更加穩(wěn)定地控球，團(tuán)隊(duì)還用3D列印、紅外識別等技術(shù)設(shè)計(jì)了一個“吸球”硬體。

這些都成為本次機(jī)器人世界盃賽場上浙大團(tuán)隊(duì)的制勝絕招。記者在決賽視頻中看到，浙大足球機(jī)器人在球門前接到“隊(duì)友”傳球後，用吸球硬體牢牢地將球控在自己“腳下”，利用後向以及橫向帶球技術(shù)，尋找空擋轉(zhuǎn)身“射門”，動作流暢、一氣呵成。

“機(jī)器人可以自動計(jì)算進(jìn)攻傳球線路，並根據(jù)賽場上的不足進(jìn)行自動調(diào)整。增強(qiáng)吸球動作後，機(jī)器人在球場上有更多控球權(quán)，結(jié)果出乎意料的好?！闭愦髨F(tuán)隊(duì)成員、浙江大學(xué)機(jī)械學(xué)院大三學(xué)生陳澤希説，此前足球機(jī)器人幾乎只能夠推球前進(jìn)，如此穩(wěn)定的“控球技巧”還是首次出現(xiàn)在賽場上。

熊蓉説，能夠再次奪回機(jī)器人世界盃小型組冠軍，意味著浙大小型足球機(jī)器人在軟體硬體實(shí)力上都有較大提升，實(shí)現(xiàn)了很好的融合。

機(jī)器人踢世界盃：不只是比賽

機(jī)器人世界盃是機(jī)器人領(lǐng)域最高水準(zhǔn)的國際性賽事，1997年首次舉辦。它以機(jī)器人足球作為中心研究課題，通過舉辦機(jī)器人足球比賽，旨在促進(jìn)人工智慧、機(jī)器人技術(shù)以及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

熊蓉説，機(jī)器人世界盃每一年的比賽規(guī)則都有一定變化，比如今年場地面積擴(kuò)大一倍，機(jī)器人數(shù)量從6個增長為8個，更加接近於人類比賽隊(duì)伍數(shù)量，對角球距離、平射速度以及場地衝撞等都有了的硬體限制。

與本屆俄羅斯世界盃新加入的視頻助理裁判技術(shù)有著異曲同工之妙的是，2018機(jī)器人世界盃足球賽小型組中也引入自動裁判，對程式進(jìn)行直接判定。熊蓉介紹，這些變化的目的是為了驗(yàn)證機(jī)器人協(xié)作能力，引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向。

在這些規(guī)則下，機(jī)器人不僅速度快，還能夠精確避障，因?yàn)橐坏┌l(fā)生碰撞就得“吃黃牌”。在賽場上，機(jī)器人能“多人協(xié)作”進(jìn)行斷球、傳球，甚至還能夠做出假動作迷惑對手。

這些“球場技術(shù)”背後，體現(xiàn)的都是機(jī)器人的基礎(chǔ)性技術(shù)研究，其中，部分成果已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)生活中得到了應(yīng)用。目前，浙大團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)基於相關(guān)技術(shù)，製造出了擁有優(yōu)秀導(dǎo)航路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃能力的輪式服務(wù)機(jī)器人和搬運(yùn)機(jī)器人。