蓬勃发展的中国机器人竞赛
一 中国自动化学会机器人竞赛工作委员会成立
2001年6月26日，中国自动化学会机器人竞赛工作委员会成立大会在清华大学隆重召开，该委员会将负责统一协调、组织全国的机器人竞赛活动，863计划还提供了专项基金予以资助，标志着我国机器人竞赛事业进入一个崭新阶段。我国计算机、自动化和机器人领域的多为著名专家参加了大会并发表了热情热情漾溢的讲话，包括戴汝为院士、张钹院士、张启先院士、863计划智能机器人主题专家组组长贾培发教授、自然科学基金委信息科学自动化学部徐孝函主任、863计划智能机器人主题专家王越超研究员等。
该委员会为中国科学技术协会和中国自动化学会的组成部分，其宗旨是通过机器人比赛（主要包括RoboCup和FIRA两类机器人足球比赛）让更多的观众尤其是青少年朋友了解机器人、喜爱机器人，普及现代科学知识，为我国的机器人事业培养更多的优秀人才，推动自动化与机器人技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。
清华大学的孙增圻教授担任委员会主任，副主任委员和委员共39人，分别来自我国的近20多所大学和研究机构以及中央电视台和高科技企业等。
二、机器人足球比赛简介
机器人足球赛涉及人工智能、机器人学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，实际上是高技术的对抗赛。国际上最具影响的FIRA和RoboCup两大世界杯机器人足球赛，有严格的比赛规则，融趣味性、观赏性、科普性为一体。机器人足球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。
在此，我们对机器人足球、它的发展意义、以及我们的工作作一个简单的介绍。
1 机器人足球简介
机器人足球的赛场长1.5米，宽1.3米，比乒乓球台略小，场地画有中线、中圈和门区。每队由三个边长不超过7.5厘米的立方形的遥控小车（机器人）组成。它们的任务就是将橘红色的高尔夫球（足球）撞入对方的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，也有点球、任意球和门球等。只是因电池容量有限，每半场为5分钟，中间休息10分钟。下半场结束时若为平局，则有3分钟的延长期，也实行突然死亡法和点球大战。明显不同之处在于球场四周有围墙，所以没有界外球，而在相持10秒后判争球。
足球机器人系统，在硬设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置（见系统总图）。从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通讯4个子系统。
机器人小车由车架、车轮、电机、减速机、测速码盘、驱动电源、单片机控制电路与无线接收模块等构成。它可以按着主机发出的命令调整左、右轮转速，以保证按预定的轨迹运动。
视觉子系统是机器人的眼睛。它由悬挂在球场中圈上空2米的摄像头摄取图像，由装在主机内的抓图卡将图像数字化，送入主机内存，再由专用软件对图像进行理解。由于双方各有不同颜色的队标（黄色和蓝色），而机器人也有不同的队员色标。这样计算机就可以通过颜色分割辨识出全部机器人与球的坐标位置与朝向。也就是进行模式识别。
装在主机中的决策子系统根据视觉系统给出的数据，应用专家系统技术，判断场上攻守态势，分配本方机器人攻守任务，决定各机器人的运动轨迹，然后形成给各小车左右轮轮速的命令值。
无线通讯子系统通过主机串行口拿到命令值，再由独立的发射装置与装在小车上的接收模块建立无线通讯联系，遥控场上各机器人的运动。
在机器人足球比赛过程中，上述4个子系统以每秒二、三十次，甚至更高的速率连续运行，人不得干预。
在人工智能领域，计算机下国际象棋曾经是个具有挑战性的课题。当IBM的深兰战胜了俄罗斯的卡斯帕罗夫，证明机器可以战胜人类天才。有人便期望着足球场上的一场人机大战。目前的机器人足球只是完成了象征性的攻防、射门和得分，而真正的人机大战，可能还要等待50年。2 机器人足球的起源、组织与类型
机器人足球是由加拿大大不列颠哥伦比亚大学教授A1an Mackworth在1992年的一次国际人工智能会议上首次提出的，他的目的是通过机器人足球比赛，为人工智能和智能机器人学科的发展提供一个具有标志性和挑战性的课题。此想法一经提出，便得到了各国科学家的普遍赞同和积极响应，国际上许多著名的研究机构和组织开始开展研究，将其付诸实现并不断推动其发展。
目前，国际上有组织的机器人足球比赛分为两大系列--FIRA和RoboCup。
FIRA是国际机器人足球联合会的缩写。FIRA的起源与发展和韩国科学(技术)院(KAIST)密不可分的。FIRA每年举办一次机器人足球世界杯赛(FIRA Robot-Soccer World Cup)，简称FIRA RWC。中国曾在第四届杯赛上获得第五名，近年来这方面水平有很大提高。一九九六年首届比赛时成立了国际机器人足球联盟（FIRA），具体组织比赛，并决定世界杯机器人足球赛每年在不同的国家举行一次。韩国、日本、法国、巴西、澳大利亚先后举办了前五届赛事。
FIRA的比赛项目主要有：
机器人 场地
项目 名 称 尺寸（cm） 队员数 尺寸（cm） 球
NAROSOT 超微机器人足球赛 4×4×5 5 130×90 乒乓球
S-MIROSOT 单微机器人足球赛 7.5×7.5×7.5 1 130×90 高尔夫球
MIROSOT 微型机器人足球赛 7.5×7.5×7.5 3 150×130 高尔夫球
ROBOSOT 小型机器人足球赛 15×15×30 3 220×150 曲棍球
S-KheperaSot 自主式机器人足球赛 1 105×68 网球
HUROSOT 拟人式机器人足球赛 Φ15×40(具有2条腿) (正在策划中)
Benchmark 机器人标准动作比赛（踢球，射门，传射，三角传球等） 高尔夫球
RoboCup的原意为机器人世界杯（Robot World Cup）。1997年正式成立，总部设在日本东京，正式注册瑞士伯尔尼。RoboCup自1997年起每年举办一次机器人足球世界杯赛(The Robot World Cup)。在1999年的世界杯赛上，SONY公司推出了四条腿的机器狗足球赛，表现出日本在这一领域居于领先地位。并将机器狗作为娱乐型机器人推向市场，风靡一时。今年(2001)是第五届，将于8月2号至10号在美国西雅图举行，
RoboCup的比赛项目主要有：
Simulation League(电脑仿真比赛)
Small-Size League(F-180)(小型足球机器人赛)
Middle-Size League(F2000)(中型自主足球机器人赛)
SONY Legged Robot League (SONY有腿机器人足球赛)
国内在硬件方面的研究基本上都属于FIRA系列，最早着手开发的是东北大学，其他还有哈尔滨工业大学、国防科大、香港中文大学、中南工大等等。RoboCup系列以清华大学和中国科技大学成绩最为突出，清华大学夺得了2001年RoboCup仿真组的冠军，中国科大“蓝鹰”队通过对4条索尼AIBO狗的精心训练，杀入了四腿组比赛的八强。仿真组是在计算机中进行虚拟比赛，四腿组是整个比赛中的最高级别，在两队四腿机器人之间展开，每队共有三名队员，队员外形是一条狗，能完成比赛所需要的各种动作。
2000年8月，国家科技部委托国家863智能机器人主题办在北京召开了《中国机器人足球战略发展研讨会》，对开展机器人足球研究的意义、我国机器人足球的发展方向、如何将机器人足球的研制要与国家的机器人基础研究结合起来、它的产业化前景等方面进行了深入地探讨。
更为可喜的是，在2001年8月北京举行的第六届世界杯机器人足球比赛FIRA2001的9个项目上，哈尔滨工业大学、上海交通大学等代表队战胜各国强队，一举夺得6项冠军。表现出我国机器人足球发展的强劲势头。
三、开展机器人足球研究的意义
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：小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图象处理与图象识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调、以及无线通讯等等。
要实现在2050年进行人机大战，必须要使机器人具备人的体态、体感、体能、技能、智能、以及感知能力，因此除了以上研究领域外，还涉及生态、材料、能源、传感技术等学科。
不难看出，需要创新的内容非常得多，所涉及的研究领域也非常得多，并且不仅仅要求在这些领域内取得要取得巨大的突破，还要求在各个学科之间要进行交叉与集成。机器人足球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，从而有反过来促进各个领域的发展。这也就是开展机器人足球研究的深远意义，也是机器人足球研究的魅力所在。
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。通过它可以使学生将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。
索尼公司1999年利用机器人足球研究中的成果推出的宠物机器狗AIB0，每只卖2500美元，虽然价格不菲，但在日本和美国市场上都非常畅销。当时，索尼公司的机器狗在日本限额销售的3000只在20分钟内就全部卖光。而在美国市场上，2000只在四天内也全部卖光。索尼公司的负责人称：这个需求比预料的要大得多，这将会是一个大市场，并称将来娱乐机器人产业将超过整个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，许多群众和厂家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。可见在中国娱乐机器人、民用机器人具备广阔的市场前景。
