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(jī)器人足球聯(lián)盟（FI鄄RA）世界杯機(jī)器人大賽中，哈工大機(jī)器人足球隊(duì)在眾多參賽隊(duì)伍中脫穎而出，獲得了該項(xiàng)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(huì)不會(huì)下一個(gè)10年后的世界杯足球賽上，參賽的一支球隊(duì)由機(jī)器人組成，再次上演一場(chǎng)“人機(jī)大戰(zhàn)”呢？一切皆有可能！

　　但是，現(xiàn)在，機(jī)器人也能踢球？很多人覺得不可思議：它們長(zhǎng)啥樣？這些足球隊(duì)員們是怎樣踢球的？真是用腳在踢嗎？它們?cè)鯓优浜系模?

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

　　―――類人型足球機(jī)器人―――

　　第一眼看到，就讓人驚艷―――整個(gè)外形像極了動(dòng)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(gè)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(gè)電機(jī)組成，而腿則有5個(gè)電機(jī)，整個(gè)身體一共有16個(gè)4伏小電機(jī)。這些電機(jī)可是每一個(gè)身體動(dòng)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(jī)工作了”?？恐@些電機(jī)，屈膝、伸胳膊伸腿，對(duì)它們來說小菜一碟。它們背后都吊著一個(gè)小尾巴似的藍(lán)牙無線信號(hào)接收端，用來接收主控機(jī)的各種指令，洪教授說以后會(huì)放到頭上，那樣的話，腦袋則名符其實(shí)成了“大腦”了。

　　當(dāng)然，堂堂一個(gè)足球隊(duì)，哪里少得了教練―――主控機(jī)系統(tǒng)：一臺(tái)裝有各種指令的電腦,它的另一端連著懸在球場(chǎng)上方的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。與人類足球不同，比賽中，這“教練”手伸得有點(diǎn)長(zhǎng)了：從是否抬腿踢球，到誰踢這個(gè)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(shí)別“隊(duì)友”？

　　球場(chǎng)上風(fēng)云變幻，認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境是踢球的關(guān)鍵：怎么識(shí)別“隊(duì)友”？怎么識(shí)別這移動(dòng)著的是球？球門在哪里……這一切有賴于主控機(jī)系統(tǒng)上的“全局視覺系統(tǒng)”。

　　球場(chǎng)上方的攝像機(jī)是整個(gè)球隊(duì)的“眼睛”，通過它，整個(gè)球場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)入主機(jī)，“全局視覺系統(tǒng)”將之轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)字坐標(biāo)系，對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行精確定位。

　　同時(shí)，根據(jù)“球員”頭頂所標(biāo)色塊的不同，主機(jī)將它們分為對(duì)方、我方，并會(huì)將這些“球員”編號(hào)，一一識(shí)別。這種識(shí)別，也包括對(duì)球的識(shí)別，球不過是一個(gè)特殊的“點(diǎn)”。

　　開賽之后，在主機(jī)“眼里”，整個(gè)球場(chǎng)就是一個(gè)坐標(biāo)系，球員和球、球門等就是這些坐標(biāo)系中或動(dòng)或靜的“點(diǎn)”。通過“全局視覺系統(tǒng)”，主機(jī)實(shí)時(shí)的分析球場(chǎng)信息，發(fā)出指令，指揮“我方球員”在“坐標(biāo)系”內(nèi)“沖鋒陷陣”：追球、攔球、配合……看起來好像“球員”長(zhǎng)了眼似的，實(shí)質(zhì)上，“球員”們的一舉一動(dòng)都受主機(jī)“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(rèn)識(shí)”周圍環(huán)境，事實(shí)上是主機(jī)“坐觀全局”。

　　怎么踢球？

　　說到機(jī)器人踢球，很多人會(huì)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(gè)一打臺(tái)球”……不過這都是若干年前的“老皇歷”了。

　　類人足球機(jī)器人真的是在踢，用腳踢。

　　一旦與球達(dá)到合適距離范圍，“球員”背后小尾巴似的藍(lán)牙無線信號(hào)接收端，就會(huì)接到主控機(jī)的踢球指令，機(jī)器人立即調(diào)用體內(nèi)存儲(chǔ)的踢球程序，對(duì)準(zhǔn)足球，執(zhí)行踢球動(dòng)作。

　　其踢球動(dòng)作迅速：抬腿―――伸腳―――我踢，也就1秒左右。當(dāng)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(gè)“狗吃屎”，同時(shí)還要揮動(dòng)雙臂，以保持身體平衡。

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

　　怎么攔球？

　　所謂“攻守兼?zhèn)洹保驁?chǎng)上，光會(huì)踢球還不行，還要會(huì)攔球，所以，守門員就要“辛苦”一點(diǎn)了。

　　球一旦接近球門，像“球員”們踢球一樣，“守門員”會(huì)接到主控機(jī)的守門指令，它將立即調(diào)用體內(nèi)存儲(chǔ)的守門程序，執(zhí)行守門動(dòng)作。它的“必殺技”就是劈腿，跟個(gè)體操運(yùn)動(dòng)員似的，標(biāo)準(zhǔn)的貼地180度劈腿。好在機(jī)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(gè)方向“沖”過來的，有沒有劈腿劈個(gè)空，球卻從旁邊滾入球門的情形嗎？其實(shí)，每次執(zhí)行攔球指令前，主機(jī)還會(huì)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(gè)跌跌撞撞的！一般機(jī)器人倒下后很難起來，而足球機(jī)器人倒地后，則會(huì)自動(dòng)起立：腳貼地―曲膝―雙臂按地―身體前挺―起身―直立，整個(gè)過程只有3秒左右，動(dòng)作幾乎和人一模一樣。

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

　　其實(shí)，無論是踢球、攔球還是自動(dòng)站立等動(dòng)作都是一種復(fù)雜動(dòng)作，而這些動(dòng)作的完成，都是事先將完成這些動(dòng)作的程序存入體內(nèi)芯片中。只不過，前二者靠主機(jī)適時(shí)發(fā)出指令“喚醒”，而“倒下自動(dòng)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(jī)1立即沖過去踢―――機(jī)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(jìn)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(jī)器人的自主行為，而在背后，這一切都是“教練”―――主控機(jī)“指揮有方”：通過“眼睛”，將球場(chǎng)的變化傳回電腦，實(shí)時(shí)分析場(chǎng)地的具體形勢(shì)，依靠電腦內(nèi)的“自主決策系統(tǒng)”，迅速選擇出球員，同時(shí)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(hào)球員快踢?！贝摗扒騿T”執(zhí)行指令后，根據(jù)球場(chǎng)變化，主機(jī)會(huì)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(gè)“球員”接收各自指令，并采取相應(yīng)行動(dòng)，從而達(dá)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(jī)器人足球聯(lián)盟（FIRA）世界杯機(jī)器人大賽中，哈工大機(jī)器人足球研究中心首次推出的基于全局視覺的類人型機(jī)器人足球系統(tǒng)，奪得了該項(xiàng)目的冠軍。

　　該系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人洪炳?教授對(duì)記者說，該項(xiàng)目的研發(fā)成功意味著機(jī)器人足球隊(duì)與人類足球隊(duì)之間的較量是完全可行的，甚至機(jī)器人足球打敗人類足球也是可能的，這意味著人類與機(jī)器人共存的機(jī)器人社會(huì)的實(shí)現(xiàn)并不是遙遠(yuǎn)的事情。

　　利用類人型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)比賽，可以促進(jìn)類人型機(jī)器人的各種關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)通過類人型機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)和技巧的分析，提高人類各種運(yùn)動(dòng)比賽的技巧。

　?。〒?jù)本報(bào)6月21日電）

　　■相關(guān)鏈接

　　關(guān)于機(jī)器人世界杯足球比賽

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

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

　　類人型足球機(jī)器人的意義

　　機(jī)器人足球希望解決計(jì)算機(jī)所不能解決的面對(duì)真實(shí)世界的復(fù)雜問題，它的最大魅力在于通過競(jìng)賽激發(fā)科學(xué)創(chuàng)新思想，為機(jī)器人的研究與應(yīng)用提供了一個(gè)平臺(tái)。洪炳?教授說，機(jī)器人足球理論上的最終目標(biāo)是與人類足球隊(duì)較量，類人型機(jī)器人足球隊(duì)的出現(xiàn)，無疑加速了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的進(jìn)程，同時(shí)還將大大促進(jìn)類人型機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　機(jī)器人研究技術(shù)成熟后，將建立機(jī)器人消防隊(duì)、部隊(duì)、救護(hù)隊(duì)，在遭遇火災(zāi)、地震、核泄漏等災(zāi)害時(shí)，讓機(jī)器人進(jìn)入這些地方工作，減少不必要的人員傷亡，同時(shí)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?yán)锇惭b機(jī)器人，讓其代替突然發(fā)病或酒后無法駕駛的司機(jī)駕車，避免交通事故發(fā)生。目前，類人型足球機(jī)器人項(xiàng)目已列入國家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要。