文档介绍：运动机器人
本刊编辑部 我们相信,未来的机器人足球队将会轻松击败人类世界冠军,尽管直到现在机器人还在为如何才能走路不摔跤而挣扎。
今年7月,两个足球届的世界冠军赛同步举行――在德国举行的女子足球世界杯和在土耳其首运动机器人
本刊编辑部 我们相信,未来的机器人足球队将会轻松击败人类世界冠军,尽管直到现在机器人还在为如何才能走路不摔跤而挣扎。
今年7月,两个足球届的世界冠军赛同步举行――在德国举行的女子足球世界杯和在土耳其首都伊斯坦布尔举行的2011机器人足球世界杯。两个杯赛不同的地方是,每个国家队的女足运动员们都朝着世界冠军的荣誉前进,而足球机器人的开发者们则没有这么大的野心,如果他们的“运动员们”能够在运动中不轻易摔倒,而且能够准确地踢到球,而不是踢到自己的队友,就已经是非常大的进步了。
既然这样,为什么要让机器人来踢足球呢?当然不是为了观赏。足球这项运动是相当复杂的,研发机器人足球运动员需要一次性解决几乎所有的经典人工智能问题,这才是科学家们对此孜孜以求的意义所在。足球运动中,机器人需要在动态的环境中找到自己的位置,正确地执行程序设定好的战术安排。目前,在机器人研发领域,开发者面临的最大挑战就是运动的灵活性,因此足球比赛就成为了机器人研发者的最佳练兵场和交流会。
定位:通过摄像头和无线电了解世界
每一名教练员都需要确保自己球队的战术细节不被泄露出去。在机器人足球世界杯中,这一点显得尤为重要,因为所有的队伍都在为争夺技术进步的桂冠而努力。机器人世界杯分为不同的比赛组,包括小型机器人、中型机器人、遥控机器人等。其中,在标准平台组中,参赛队伍需要使用统一的机器人进行比赛,大家比拼的是软件开发水平。由法国Aldebaran Robotics公司研制的人工智能机器人NAO已经连续几年被选为标准平台组的专用机器人,NAO机器人的运作完全是程序自动控制的,不能通过遥控控制。但是,这并不意味着标准平台组的比赛会比较简单,恰恰相反,最困难的事情就是机器人之间的团队合作。只有整个系统都正确运行的时候,球队才有可能赢得比赛。所以,在机器人世界杯中,最受欢迎和关注的永远是机器人“球员”幕后聪明的计算机科学家。
机器人通过彩色摄像机扫描周围的环境,形成机器人世界模型(世界模型中保存球场上所有物体的绝对位置、速度等信息)的一部分。但是,基于色彩的分析比较容易出错,如果突然换为不同色彩的足球(或者当球处在不同光线下时),机器人就“看”不见足球了。相比而言,人类则不会犯这样的错误,因为人类总是会根据情境判断足球及其位置,并不完全通过色彩来判断。正是因为这样,人类才能做到通过走路的动作,甚至背影来识别镜头中的著名足球运动员是谁。
人工智能机器人NAO通过无线电与队友“交流”,使每个机器人都可以获得精确的最新画面,从而获得最适宜当前情境的动作指令。通过这种方式,机器人就能协作起来,一个机器人踢球时,其他机器人根据球踢出的方向进行反应。但是对于应该继续运球还是将球传给队友的问题,人类大脑会快速分析出当前环境下的最佳选择,机器人则必须根据设定好的战术指令执行动作。例如,当NAO机器人在运动中被对手阻挡时,它会愣住大约一秒钟的时间,理解此时的情景。接下来,它会护住球,然后将球传出去。这个动作最多