2007年6月14日至17日，在美國舊金山舉辦的第十二屆國際機器人足球聯(lián)盟（FI鄄RA）世界杯機器人大賽中，哈工大機器人足球隊在眾多參賽隊伍中脫穎而出，獲得了該項目的世界杯冠軍。技術(shù)的發(fā)展，從來都是超出我們的想象。是否想到，會不會下一個10年后的世界杯足球賽上，參賽的一支球隊由機器人組成，再次上演一場“人機大戰(zhàn)”呢？一切皆有可能！

　　但是，現(xiàn)在，機器人也能踢球？很多人覺得不可思議：它們長啥樣？這些足球隊員們是怎樣踢球的？真是用腳在踢嗎？它們怎樣配合的？

　　帶著這些疑問，記者采訪了國際機器人足球聯(lián)盟副主席、哈工大類人型足球機器人系統(tǒng)課題負責人洪炳?教授，也有幸見識了這些“冠軍球員”們現(xiàn)場踢球的精彩表演。

　　―――類人型足球機器人―――

　　第一眼看到，就讓人驚艷―――整個外形像極了動畫片中的“變形金剛”，而且很懂禮貌：在工作人員的指揮下，集體向我們彎腰“問好”。

　　稱其“類人”，此言不虛，雖然個頭兒不高，約35厘米，外殼為金屬和塑料相結(jié)合而成，但形體結(jié)構(gòu)跟人相仿：有腦袋，有胳膊有腿……四肢健全，胳膊由3個電機組成，而腿則有5個電機，整個身體一共有16個4伏小電機。這些電機可是每一個身體動作完成的物質(zhì)前提，與其說“它抬起了胳膊”，不如說“它胳膊上的電機工作了”?？恐@些電機，屈膝、伸胳膊伸腿，對它們來說小菜一碟。它們背后都吊著一個小尾巴似的藍牙無線信號接收端，用來接收主控機的各種指令，洪教授說以后會放到頭上，那樣的話，腦袋則名符其實成了“大腦”了。

　　當然，堂堂一個足球隊，哪里少得了教練―――主控機系統(tǒng)：一臺裝有各種指令的電腦,它的另一端連著懸在球場上方的監(jiān)控攝像機。與人類足球不同，比賽中，這“教練”手伸得有點長了：從是否抬腿踢球，到誰踢這個球……一切都由它說了算，所有“球員”都受它指揮。

　　―――六大疑問―――

　　怎么識別“隊友”？

　　球場上風云變幻，認識周圍環(huán)境是踢球的關(guān)鍵：怎么識別“隊友”？怎么識別這移動著的是球？球門在哪里……這一切有賴于主控機系統(tǒng)上的“全局視覺系統(tǒng)”。

　　球場上方的攝像機是整個球隊的“眼睛”，通過它，整個球場現(xiàn)場信息進入主機，“全局視覺系統(tǒng)”將之轉(zhuǎn)化為一個數(shù)字坐標系，對整個區(qū)域進行精確定位。

　　同時，根據(jù)“球員”頭頂所標色塊的不同，主機將它們分為對方、我方，并會將這些“球員”編號，一一識別。這種識別，也包括對球的識別，球不過是一個特殊的“點”。

　　開賽之后，在主機“眼里”，整個球場就是一個坐標系，球員和球、球門等就是這些坐標系中或動或靜的“點”。通過“全局視覺系統(tǒng)”，主機實時的分析球場信息，發(fā)出指令，指揮“我方球員”在“坐標系”內(nèi)“沖鋒陷陣”：追球、攔球、配合……看起來好像“球員”長了眼似的，實質(zhì)上，“球員”們的一舉一動都受主機“擺布”，即使同一方的“球員”，彼此間也是沒有任何“感情”可言的。

　　可見，表面看是球員“認識”周圍環(huán)境，事實上是主機“坐觀全局”。

　　怎么踢球？

　　說到機器人踢球，很多人會想到這樣的情形：方塊盒子，像吸塵器似的貼著地面移，碰到球后將球撞到一邊―――“整個一打臺球”……不過這都是若干年前的“老皇歷”了。

　　類人足球機器人真的是在踢，用腳踢。

　　一旦與球達到合適距離范圍，“球員”背后小尾巴似的藍牙無線信號接收端，就會接到主控機的踢球指令，機器人立即調(diào)用體內(nèi)存儲的踢球程序，對準足球，執(zhí)行踢球動作。

　　其踢球動作迅速：抬腿―――伸腳―――我踢，也就1秒左右。當然，效率也高，幾乎是百發(fā)百中，彈無虛發(fā)。由于身體重心放在一條腿上，為防摔個“狗吃屎”，同時還要揮動雙臂，以保持身體平衡。

　　不過，畢竟是機器，它們每次的踢球動作太“標準”了―――每次抬腳的高度、角度一模一樣。但這是可以在賽前進行調(diào)整的，之后，球員們就會“不厭其煩”的執(zhí)行新“標準”了。

　　怎么攔球？

　　所謂“攻守兼?zhèn)洹?，球場上，光會踢球還不行，還要會攔球，所以，守門員就要“辛苦”一點了。

　　球一旦接近球門，像“球員”們踢球一樣，“守門員”會接到主控機的守門指令，它將立即調(diào)用體內(nèi)存儲的守門程序，執(zhí)行守門動作。它的“必殺技”就是劈腿，跟個體操運動員似的，標準的貼地180度劈腿。好在機器人踢出的球，都是貼著地面滾，飛不起來，“守門員”的腿又足夠“粗壯”，順利攔球就不在話下了。

　　但是，“守門員”怎么知道球是從哪個方向“沖”過來的，有沒有劈腿劈個空，球卻從旁邊滾入球門的情形嗎？其實，每次執(zhí)行攔球指令前，主機還會發(fā)出一條指令，指揮“球員”迅速把攔球的角度調(diào)整好。只要能趕在球“襲來”前劈腿，攔球就是十拿九穩(wěn)的。

　　怎么爬起來？

　　足球比賽，哪能沒個跌跌撞撞的！一般機器人倒下后很難起來，而足球機器人倒地后，則會自動起立：腳貼地―曲膝―雙臂按地―身體前挺―起身―直立，整個過程只有3秒左右，動作幾乎和人一模一樣。

　　與踢球、攔球等動作不同，“倒下自動站立”是足球機器人的“本能”，不需要經(jīng)過主控機“下詔”。原來，在機器人體內(nèi)，置有傾斜傳感器，它的作用是：一旦機體符合倒下的角度范圍，就會自動調(diào)用體內(nèi)芯片中存儲的站立程序，執(zhí)行站立動作。

　　其實，無論是踢球、攔球還是自動站立等動作都是一種復(fù)雜動作，而這些動作的完成，都是事先將完成這些動作的程序存入體內(nèi)芯片中。只不過，前二者靠主機適時發(fā)出指令“喚醒”，而“倒下自動站立”則靠身體內(nèi)的傾斜傳感器來“喚醒”而已。

　　怎么合作？

　　比賽正酣：球來了，機1立即沖過去踢―――機2接著又是一腳―――球滾向球門……而這一切，都是在沒有人的指揮下進行的。

　　如此瞬息萬變，它們竟也能“心有靈犀”，配合默契。

　　表面上看，是機器人的自主行為，而在背后，這一切都是“教練”―――主控機“指揮有方”：通過“眼睛”，將球場的變化傳回電腦，實時分析場地的具體形勢，依靠電腦內(nèi)的“自主決策系統(tǒng)”，迅速選擇出球員，同時向該球員發(fā)出奔跑指令和踢球等指令，類似于喊：“球來了，1號球員快踢?！贝摗扒騿T”執(zhí)行指令后，根據(jù)球場變化，主機會接著分析并發(fā)出其它指令。而這種指令不間斷的發(fā)出，各個“球員”接收各自指令，并采取相應(yīng)行動，從而達到互相配合的目的。

　　正是基于這種“本事”，“球員”們才能在無人狀態(tài)下互相合作與協(xié)調(diào)踢球。

　　■新聞緣起

　　6月14日至17日，在美國舊金山舉辦的第十二屆國際機器人足球聯(lián)盟（FIRA）世界杯機器人大賽中，哈工大機器人足球研究中心首次推出的基于全局視覺的類人型機器人足球系統(tǒng)，奪得了該項目的冠軍。

　　該系統(tǒng)的負責人洪炳?教授對記者說，該項目的研發(fā)成功意味著機器人足球隊與人類足球隊之間的較量是完全可行的，甚至機器人足球打敗人類足球也是可能的，這意味著人類與機器人共存的機器人社會的實現(xiàn)并不是遙遠的事情。

　　利用類人型機器人的運動比賽，可以促進類人型機器人的各種關(guān)鍵技術(shù)，同時通過類人型機器人的各種運動和技巧的分析，提高人類各種運動比賽的技巧。

　?。〒?jù)本報6月21日電）

　　■相關(guān)鏈接

　　關(guān)于機器人世界杯足球比賽

　　機器人世界杯足球比賽是由韓國科學(xué)家金鐘煥教授于1995年提出的。

　　1997年6月，14個國家代表共同協(xié)商成立了國際機器人足球聯(lián)盟（FIRA），并決定每年舉辦一屆機器人足球賽。同年7月，在洪炳?教授的倡導(dǎo)下，國際機器人足球聯(lián)盟中國分會成立，分會設(shè)在哈工大。

　　從1999年至今，中國機器人足球隊已經(jīng)發(fā)展到50多個，參加了7次世界杯機器人大賽，均取得了輝煌的戰(zhàn)績，中國機器人足球已經(jīng)走向國際舞臺。2001年北京舉辦的第六屆世界杯機器人足球賽中哈工大提出的全自主型機器人足球和仿真型機器人足球比賽成為FIRA認可的比賽項目。FIRA的比賽項目分別是：半自主型機器人足球、全自主型機器人足球、仿真型機器人足球、類人型機器人足球。其中，類人型機器人足球是最高級別的項目。

　　類人型足球機器人的意義

　　機器人足球希望解決計算機所不能解決的面對真實世界的復(fù)雜問題，它的最大魅力在于通過競賽激發(fā)科學(xué)創(chuàng)新思想，為機器人的研究與應(yīng)用提供了一個平臺。洪炳?教授說，機器人足球理論上的最終目標是與人類足球隊較量，類人型機器人足球隊的出現(xiàn)，無疑加速了實現(xiàn)這個目標的進程，同時還將大大促進類人型機器人在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　機器人研究技術(shù)成熟后，將建立機器人消防隊、部隊、救護隊，在遭遇火災(zāi)、地震、核泄漏等災(zāi)害時，讓機器人進入這些地方工作，減少不必要的人員傷亡，同時還能像人類一樣采取策略，取得良好的救災(zāi)效果。未來，還將在汽車里安裝機器人，讓其代替突然發(fā)病或酒后無法駕駛的司機駕車，避免交通事故發(fā)生。目前，類人型足球機器人項目已列入國家中長期發(fā)展規(guī)劃綱要。