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浅谈国际机器人竞赛

浅谈国际机器人竞赛[/b]
首都师范大学信息工程学院 孙媛媛 何花
　　随着智能技术突飞猛进的发展、教育理念的不断更新，作为综合了信息技术、电子工程、机械工程、控制理论、传感技术以及人工智能等前沿科技的机器人技术也在为教育改革贡献自己的力量。为了推动机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全世界范围内相继出现了一系列的机器人竞赛。[/b]
　　一、机器人足球竞赛[/b]
　　让机器人踢足球的想法是在1995年由韩国科学技术院（KAIST）的金钟焕（Jong-Hwan Kim）教授为了发展多智能体技术而提出的。1996年11月，他在韩国政府的支持下首次举办了微型机器人世界杯足球比赛（即FIRA MiroSot‘96）。机器人足球是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。它涉及的主要研究领域有：机器人学、机电一体化、单片机、图象处理与图象识别、知识工程与专家系统、多智能体协调、以及无线通讯等等。机器人足球除了在科学研究方面具有深远的意义，它也是一个很好的教学平台。通过它可以使学生把理论与实践紧密地结合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力。目前国家所提倡的素质教育中，能力培养是核心。机器人足球提供了一个对学生的能力进行培养的大舞台。
　　国际上最具影响的机器人足球赛主要是FIRA和RoboCup两大世界杯机器人足球赛，这两大比赛都有严格的比赛规则，融趣味性、观赏性、科普性为一体，为更多青少年参与国际性的科技活动提供了良好的平台。
　　1．FIRA
　　FIRA（Federation of International Robot-soccer Association）是国际机器人足球联合会的缩写，于1997年第二届微型机器人锦标赛（MiroSot‘97）期间在韩国成立的。FIRA每年举办一次机器人足球世界杯赛（PIRA Robot-Soccer World Cup），简称FIRA RWC，比赛的地点每年都尽不同，至今已经分别在韩国（三届）、法国、巴西、澳大利亚（两届）、中国先后举办了八届赛事。第九届比赛在2004年10月的韩国举行，比赛项目主要包括：拟人式机器人足球赛（HuroSot）、自主机器人足球赛（KheperaSot）、微型机器人足球赛（MiroSot）、超微型机器人足球赛（NaroSot）、小型机器人足球赛（RoboSot）、仿真机器人足球赛（SimuroSot）等六项。详细规则可以查阅官方网站。
　　2．RoboCup
　　第二大系列的机器人足球比赛是RoboCup。RoboCup（Robot World Cup）是一个国际性组织，1997年成立于日本。RoboCup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、机器人技术及其相关学科的发展。RoboCup的最终目标是在2050年成立一支完全自主的拟人机器人足球队，能够与人类进行一场真正意义上的足球赛。RoboCup至今已组织了八届世界杯赛。比赛项目主要有：电脑仿真比赛(Simulation League）、小型足球机器人赛（Small-Size League（F-180））、中型自主足球机器人赛（Niddle-Size League（P2000））、四腿机器人足球赛（Four-Legged Robot League）、拟人机器人足球赛（Humanoid league）等项目。
　　除了机器人足球比赛，RoboCup同时还举办机器人抢险赛（RoboCupRescue）和机器人初级赛（RoboCup Junior）。机器人抢险赛是研究如何将机器人运用到实际抢险救援当中，并希望通过举办比赛能够在不同程度上推动人类实际抢险救援工作的发展，比赛项目包括电脑模拟比赛和机器人竞赛两大系列。同时，RoboCup为了普及机器人前沿科技，激发青少年学习兴趣，在1999年12月成立了一个专门组织中小学生参加的分支赛事Robocup Junior。
　　二、机器人灭火竞赛[/b]
　　机器人灭火的想法是在1994年由美国三一学院的Jack Mendelssohn教授首先提出的。比赛是在一套模拟四室一厅住房内进行，要求参赛的机器人在最短的时间内熄灭放置在任意一个房间中的蜡烛。参赛选手可以选择不同的比赛模式，比如，在比赛场地方面可以选择设置斜坡或家具障碍，在机器人的控制方面可选择声控和遥控，熄灭蜡烛所用的时间最短，选择模式的难度最大，综合扣分最少的选手为冠军。虽然比赛过程仅有短短几分甚至几秒钟的时间，用来灭火的机器人体积也不超过31立方厘米，但其中包含了很高的科技含量。机器人装备了数据处理芯片、行走、灭火装置以及火焰探测器、光敏探测器、声音探测器、红外探测器和超声波探测器等各种仪器，这些设备使机器人好像长了脑子、眼睛、耳朵和手脚，从而能够根据场地的不同情况，智能性地完成避障、寻火、灭火等任务。目前，机器人灭火比赛已成为全球最普及的智能机器人竞赛之一。[/b]
　　三、机器人综合竞赛[/b]
　　无论是机器人足球比赛系列还是机器人灭火比赛系列都主要围绕着一个主题进行的机器人竞赛，在国际上，除了这些机器人单项竞赛之外，还有把各项机器人竞赛组合在一起的比赛系列，即机器人综合比赛。这些比赛主要包括国际机器人奥林匹克竞赛和FLL世锦赛。
　　1．国际机器人奥林匹克竞赛
　　国际机器人奥林匹克委员会（IROC）是一个非赢利性的国际机器人组织，成立于1998年，总部设在韩国。IROC从1999年开始组织首届“国际机器人奥林匹克竞赛”，这是一项将科技与教育目的融为一体的亚太地区的竞赛，目的是为了使更多青少年有更多机会参加国际间的科技交流活动、展示自己的才华和能力，激发他们对科技和机器人世界的不懈探索。迄今为止，已经连续在韩国、中国香港、北京举办了六届比赛。2004年包括常规赛和创意赛两个系列的比赛，其中常规赛的比赛项目如下表所示。
常规赛（Regular Categories）
小学组
（12岁以下）
Junior League
（under 12）
挑战组（13-18岁）
Challenge League
（13-18）
成人组（19岁以上）
Robo League Categories
（over 19）
机器人轨迹赛
（Robot Line Tracing）
机器人爬楼梯
（只向上）
（Stair Climbing Robot）
（Up only）
机器人生存挑战赛
（Robot Survival Game）
有腿机器人
障碍赛
（Legged Robot
Obstacle Race）
机器人爬楼梯
（Stair Climbing Robot）
机器人足球
（FIRA Robot Soccer）
视觉机器人救援赛
（Vision-Robot
Rescue Operation）
机器人篮球
（Robo Basketball）
机器人拳击（Robo Boxing）
机器人马拉松
（Robo Marathon）
机器人平衡赛
（Robo Balancing Beam）
机器人跳舞
（Robo Dancing）
机器人举重
（Robo WeightLifting）
微型机器人足球5对5
（RoboSoccer，MiroSot 5vs.5）
拟人机器人足球
（RoboSoccer，Hurosot）
　　2．FLL世锦赛
　　FLL是另一个综合系列的机器人竞赛。FLL（FIRST LEGO LEAGUE）是一个为全世界9-16岁的孩子们提供机器人竞赛的国际性组织。每年秋天，大赛组委会将统一在全球公布这年的FLL挑战赛主题，以及按照主题细化的具体比赛项目，参赛队要在任务公布后的两个月时间内设计出能够完成任务的机器人，参加区域选拔赛，优胜者可以进入全球决赛。2004年FLL机器人工程课题挑战的主题是：使用机器人技术来帮助能力不同的人。具体比赛项目包括：摆放CD、玩篮球、爬楼梯、喂宠物、开门、读巴士站牌、推椅子、送餐和取眼镜等项目，主要目的是让孩子们体验残疾人的生活方式，引起孩子们对他们的关注，呼唤他们的爱心。FLL每年的挑战主题都不同，如下表所示：
2003
火星探险
Mission Mars
探讨火星移民的可能，包括离开四面体基地、发射
样品罐、清扫太阳能板、连接180°和90°的居住
舱、完成居住舱的合并、解救漫步者、冰核、将石块
移到发射圈内、在各种地形上的行进测试等
2002
市政规划
City Sights
作为市政规划人员，如何规划城市的公共事业：如
饮用水、环境安全、教育、能源、集会场所等
2001
北极探险
Arctic Impact
探险开始时，每队会分配25个点数，以燃料存储站
的5桶燃料表示。机器人在整个探险过程中尽量不
要返回该站。活动允许用手将机器人拿回站点，或
请裁判员帮助拿回，但每拿回一次，扣除5个点数，
点数为零即退出活动
2000
挑战火山
Volcanic Panic
火山即将喷发，机器人只有150秒的时间，它要做
出反应，尽量减少生命财产的损失，机器人还要采
集数据，收集样本，为以后更准确地预报火山爆发
搜集资料
1999
第一次接触
First Contact
打开航空舱的失控舱门，营救被困的宇航员，
送到氧气舱等
　　表中列举的历届比赛主题，有的是根据实际问题提出的，有的是引导孩子们进行科幻想象的，这些主题不仅有趣，更提供开放性的问题解决方案，学生可以用不同的方法达到同一项目标，从而鼓励学生充分发挥想象力、创造力，培养学生的开发性思维，可见机器人竞赛已经成为一个能激发孩子们的学习兴趣、引导他们积极探索未知领域的良好的平台。FLL的比赛项目还包括常规赛、足球赛、电脑机器人创意设计与动手做比赛等等。[/b]
　　四、国际机器人竞赛的特点[/b]
　　国际上各种类型的机器人竞赛，一般是在上世纪末兴起的。在短短七、八年的时间里，机器人竞赛的发展是一个从无到有、从单一到综合、从简单到复杂的过程。具体地说，机器人竞赛具有以下特点：
　　·比赛规模不断扩大。FIRA从1996年第一届只有来自10个国家的23参赛队参加，发展到 2002年第七届时，已经有25个国家的207支代表队参赛，无论是从参赛的人数，还是从参赛的国家都充分显示了机器人竞赛的勃勃生机以及在全世界范围内的普及程度。
　　·比赛项目不断完善。在第一届FIRA的时候，只有微型机器人足球赛（MiroSot）一项比赛，发展到现在，已经扩展到六个比赛系列。项目设置由少到多的变化既可以给更多层次的参赛选手提供比赛机会，又可以从多角度推动各个相关学科技术的发展。
　　·比赛的影响力不断增强。在机器人竞赛的同期，各个组委会都会举办各种机器人展览、相关论坛，各种论坛旨在为参赛选手及专家提供一个交流经验、互相学习的平台，并为机器人及其相关技术的发展以及机器人在娱乐、教育、服务等各领域的应用起到推动作用。因此，每届比赛都会吸引各国科学家、科研人员、学生和企业界人士的共同参与，机器人竞赛的影响力也相应得到提高。
　　·推动技术进步。机器人竞赛对机器人技术及其相关学科领域的发展起到了明显的推动作用，这在机器人足球系列比赛上体现得更加明显。比如，机器人足球比赛对机器人的视觉功能要求非常高，只有机器人装备的显卡性能越好，机器人的识别速度就越快，运动速度也就越快，这样才能取得比赛的胜利，这就极大地促进了视觉技术的发展。在 1996年，FIRA第一届比赛的时候，大部分参赛队所用显卡的工作频率是10桢/秒，机器人的运动速度也仅在50厘米/秒；仅仅两年之后的FIRA第三届世界杯时，显卡的频率就达到了60桢/秒，机器人的运动速度也相应提升到2米/秒，技术指标翻了几倍之多。机器人竞赛实际上是高技术的对抗赛，从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平。机器人竞赛使研究人员能够利用各种技术，获得更好的解决方案，从而又反过来促进各个领域的发展，这也正是开展机器人竞赛的深远意义，同时也是机器人竞赛的魅力所在。
　　·促进学校教育。机器人足球系列比赛以推动技术进步为主要着眼点，而其他综合性的比赛则更加侧重于教育意义。以FLL为例，FLL的每个参赛队在每年的工程挑战赛主体公布之后，会有大约8个星期的时间来做准备工作，具体包括分析竞赛题目、设计解决方案、用乐高的配件搭建智能机器人模型、编写程序、反复不断的调试程序，优化程序和机器人结构，使机器人能够完成挑战赛的任务。在这8个星期的时间里，孩子们要想完成任务，就必须在互联网上搜集资料、向专家请教问题、到图书馆查阅资料以及与其它伙伴交流、探讨问题等等，这同时也是一个面对实际问题、解决困难、克服障碍的过程。因此，孩子们除了学到了机器人相关知识之外，还能够在自尊心、沟通能力、动手能力等方面得到一定的提高，而这也正是FLL以及其他机器人竞赛所要达到的目标之一。
　　参考文献：[/b]
　　1．http：//www．fira．ncl
　　1．http：//www．robocup．org
　　3．http：//www．iroc．org
　　4．http：//www．semia．com
　　5．http：//www．firstlegoleag

:P

[quote]原帖由 [i]jones[/i] 于 2006-3-31 03:13 AM 发表 [url=http://bbs.robotsky.com/redirect.php?goto=findpost&pid=128&ptid=61][img]http://bbs.robotsky.com/images/common/back.gif[/img][/url]
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　　随着智能技术突飞猛进的发展、教育理念的不断更新，作为综合了信息技术、电子工程、机械工程、控制理论、传感技术以及人工智能等前沿科技的机器人技 ... [/quote]
和自己有很大的差距啊~~~