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千人工程机器人足球俱乐部技术白皮书（V1.5）编号：＿＿＿＿＿＿持有人：＿＿＿＿＿＿工号：＿＿＿＿＿＿内部资料·严格保密千人工程机器人足球俱乐部技术白皮书（V1.5）编委会委员：（排名不分先后）刘彦曾庆来左维红邹鋆弢郭定轮吕雄黄俊刘杰陈晓聪雷浩徐元晖第一章机器人足球发展概况一、发展机器人足球的意义机器人足球是高新技术与体育相结合的产物，是用机器人踢球的一种足球比赛项目。它最大的魅力就是通过足球比赛来公正合理地评价综合技术水平，机器人足球具有以下几个方面的意义：1机器人足球是小平台上的技术战争。机器人足球包含21世纪我们要攻克的计算机视觉技术、无线通信网络技术、行为决策技术、智能控制技术、机电一体化技术、计算机仿真技术、人工生命技术、对策论及社会组织学等多学科综合技术。因此，可以说机器人足球实际上是衡量这些先进技术水平的技术较量。2机器人足球是发展人工智能的新里程碑。如果说，计算机象棋是发展人工智能的第一个里程碑，那么机器人足球是发展人工智能的第二个里程碑，这是因为过去以计算机象棋为代表的人工智能学只能解决单智能体，在静态环境中，非实时处理知识问题的社会，但现实世界并不是这种片面的社会，而是面向多智能体，在动态环境中，实时处理知识问题的社会。机器人足球正好解决了计算机象棋所不能解决的面向实世界的问题。因此可以说机器人足球开辟了人工智能学新的研究领域，即面向实世界的新平台。3机器人足球是培养科学精神的理想平台。机器人足球的最大魅力在于竞赛，通过竞赛激发科学与创新思想。每个球队通过一次比赛可认出对方的优势和弱点，所以为了在下一次比赛中打败对方，来不得半点的骄傲和自满。要求不但要学习对方优势，而且必须超过对方技术。4机器人足球是机器人社会的缩影。机器人足球不但充分地反映一个群体内部的合作与协调，而且还充分地体现出群体之间的竞争机制，这正好构成人类社会的重要组成部分。机器人足球的最终目标就意味着模仿人类社会的机器人社会，在某一些方面可以超过人类社会。千人工程机器人足球俱乐部的组建，其主要目的是使更多的人来关注机器人技术的发展，我们首先让我们思远的学员一起来参与这个活动，通过竞赛来激发大家对这个科学技术的兴趣。并通过和其他合作单位举办各种社会活动来推进社会对机器人技术的了解和关切。我们的活动得到了思远国际顾问有限公司和微软（中国）的大力支持，我们也希望这个活动可以取得更大的发展。二、机器人足球的起源1950年，图林来到曼彻斯特大学任教，被指定为该大学自动计算机（AutomaticComputingEngine）项目的负责人。同年10月，他的又一篇划时代论文发表。这篇文章引来的惊雷，今天还在震撼着电脑的世纪。——《计算机与智能》，后来被重新汇编入书时更名《机器能思维吗？》。1997年，IBM“深蓝”战胜了国际象棋的世界巨擘卡斯帕罗夫，全球曾经为此而狂呼，机器战胜了人类！“深蓝”标志了人工智能的巨大进步，但这是在静态回合制下，依靠计算机强大的运算能力的成果。就在同一年（1997年），科学家把目光集中到了足球比赛，从此开始了激动人心的机器人足球竞赛。加拿大大不列颠哥伦比亚大学（UBC）教授A1anMackworth在1992年的一次国际人工智能会议上，其论文《OnSeeingRobots》首次提出：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。三、机器人足球的最终目标与发展路线为使机器人足球真正地成为机器人社会的典型代表，Fira（国际机器人足球联盟）提出了发展机器人足球的最终目标和实现这一目标的技术途径。机器人的最终目标是：到21世纪中叶按国际足联的比赛规则，用机器人足球队来打败人类足球冠军队。这既是一个梦想，又是一个挑战性的里程碑项目。如果说将人类送上月球的“登月计划”，使人类进入宇宙航天时代，那么将来能打败人类足球冠军队的机器人足球将使人类进入机器人社会。为了实现机器人足球的最终目标，遵照科学发展规律，我们又提出了发展机器人足球的三步计划：第一步：重点发展半自主型机器人足球（MiroSot）第二步：重点发展全自主型机器人足球（RoboSot）第三步：重点发展类人型机器人足球（HuroSot）除了上述三步曲之外，我们还要发展对每一步机器人足球战略战术开发所必需的仿真型机器人足球（SimuroSot），每种比赛的设计思想如下：1.半自主型机器人足球（MiroSot）：在这种比赛中，参赛的每个机器人是轮式无头脑的小车子，它本身既没有环境感知功能，又没有行为决策能力，它的运动完全靠主控计算机完成。2.全自主型机器人足球（RoboSot）：在这种比赛中，参赛的每个机器人是轮式智能移动机器人，它本身具有环境感知、行为决策、无线通信等功能。因此每个球员是像人一样具有高度智能的Agent，因此它是今后我们要重点发展的项目。3.类人型机器人足球（HuroSot）：在这种比赛中，参赛的每个机器人是两足智能移动机器人，这种机器人不但具有高度智能，而且形状和人类一样，既能跑步，又能用脚踢球。4.仿真型机器人足球（SimuroSot）：在这种比赛中，参赛的每个机器人不是实际的机器人，而是用计算机模拟的虚拟机器人，这种比赛主要研究比赛策略，因此对每步机器人足球的研究都具有很重要的意义。四、关键技术要实现在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。五、机器人足球组织当前组织世界杯足球机器人的国际组织有两个：1.国际机器人足球联盟FIRA（FederationofInternationalRobot-soccerAssociation，FIRA）；官方网站地址：www.fira.net2.RoboCup（RobotWorldCup）；官方网站地址：www.robocup.org六、机器人足球比赛项目机器人足球比赛根据使用车或人的模型、控制系统的控制方式的不同而分为许多项目，如下所示：FIRA机器人足球比赛种类:半自主型机器人足球：MiroSot全自主型机器人足球：RoboSot仿真机器人足球：SimuroSot超小型半自主机器人机器人足球：NaroSot超小型全自主机器人足球：KheperaSot类人机器人足球：HuroSotRoboCup机器人足球比赛种类11VS11仿真组比赛5VS5小型机器人组比赛小型机器人组标准比赛（每队11人）中型机器人组比赛Sony四腿机器人比赛七、国际机器人足球比赛历史1995年9月，韩国KAIST的金钟焕(Jong-HwanKim)教授提出FIRA，同年举办了微型机器人世界杯足球比赛，成立了国际机器人足球组织委员会。1996年11月微机器人世界杯机器人足球比赛在KAIST所在的韩国大田(Daejeon)首次举行。10个国家21只队1997年6月在KAIST举办了第二届世界杯机器人足球大赛MiroSot’97。9个国家23只队在MiroSot’97结束时，在韩国大田成立了国际机器人足球联盟。1996年，RoboCup国际联合会成立，并于1996年在日本举行了表演赛。1997年8月，在日本名古屋举行了第一届机器人世界杯比赛，并决定以机器人世界杯RoboCup名义每年举办一次。年份日月名称地点199611.9-11.12The1stMiroSot’96,KAIST,Taejeon,Korea韩国大田19976.1-6.5The2ndMiroSot’97KAIST,Taejeon,Korea韩国大田19986.29-7.3FIRACupFrance’98Paris,France法国巴黎（第16届足球世界杯赛期间）19998.4-8.8FIRACupBrazil’99Campinas,Brazil巴西坎皮那斯20009.18-9.24FIRACupAustralia2000Rockhampton,Australia澳大利亚拉科汉普顿2000年奥运会期间20018.1-8.5FIRACupChina2001Beijing,China中国北京20025FIRACup2002韩国汉城、大田、釜山等6城市,第17届足球世界杯赛前夕200310.1-10.5FIRACup2003奥地利维也纳20046.18-.22Fira2004Busan韩国釜山200512.12Fira2005新加坡八、中国机器人足球发展概况中国第一支机器人足球队于1997年7月在哈尔滨工业大学成立，同年8月在中国人工智能学会（CAAI）支持下国际机器人足球联盟（FIRA）中国分会在哈工大成立。1999年8月与11月分别在哈工大举办了首届全国机器人足球邀请赛和锦标赛。国家863计划机器人专家贾培发教授和谭民教授出席了大会，并对中国机器人足球的开端表示热烈祝贺。自1999年开始到2004年在CAAI和FIRA支持下，已经举办了6次全国锦标赛和1次FIRA世界杯机器人足球大赛，中国机器人足球队已从零发展到50多个，参加了5次世界杯机器人足球大赛，尤其是2004年中国人工智能学会机器人足球竞赛工作委员会带领参赛的中国机器人足球代表队（14个大学队），在8种比赛项目中4种比赛项目获得了世界杯冠军，中国机器人足球队已成为世界机器人足球领域中不可忽视的劲旅。不仅如此，在2001年FIRA中国分会举办的第六届世界杯机器人足球大赛中FIRA中国分会提出的全自主型机器人足球（RoboSot）和仿真型机器人足球（SimuroSot）比赛项目已成为FIRA公认的比赛项目，它为国际机器人足球的发展做出了不可磨灭的贡献。机器人足球是在人工智能领域崛起的新的生长点，是一个发展多智能体系统技术的理想的试验平台。为使中国机器人足球健康稳步地发展，中国人工智能学会不但提出了发展机器人足球的总目标和技术路线，而且带领中国机器人足球队打入到国际机器人足球联盟行列，从而加强国际交流，使中国机器人足球队始终处于国际先进水平。我们确信中国的机器人足球在中国人工智能学会和国际机器人足球联盟支持下会有更大成绩，并将机器人足球中所包含的许多关键技术应用到国民经济各领域，为我国四个现代化做出应有的贡献。千人工程机器人足球俱乐部的成立是我们思远教育发展史上的一件大事，是我们继“入模式”教育的改革后的又一次尝试。我们希望通过和世界接轨的科学技术的引入，以及和更多关心这个领域的组织的合作，来进一步扩大我们思远在IT界、在科学界、在整个世界的影响力。九、国内开展机器人足球比赛的情况为了推动中国机器人足球的发展，中国人工智能学会机器人足球竞赛工作委员会已举办了多次全国性锦标赛（世界杯机器人足球选拔赛）和地区邀请赛，并且多次带领中国机器人足球队参加了FIRA世界杯机器人足球大赛，具体情况如下表所示：次数年度举办的或参赛的大赛名地点11999.11“德达杯”全国机器人足球锦标赛哈尔滨22000.9“滨化杯”全国机器人足球锦标赛北京32001.8第六届世界杯（含全国）机器人足球锦标赛北京42002.4“大庆杯”全国机器人足球锦标赛大庆52003.8“哈工大杯”全国机器人足球锦标赛哈尔滨62004.6“武汉工程大学杯”全国机器人足球锦标赛武汉72005.7全国第六届机器人足球锦标赛成都第二篇机器人足球MLS（MiddleLeagueSimurosot）技术开发指南第一章5V5仿真组（MiddleLeagueSimurosot）介绍FIRASimuroSotGame1.1仿真型机器人足球介绍仿真型机器人足球（SimuroSot）：SimuroSot是一种仿真的软件系统，在这种比赛中，参赛的每个机器人不是实际的机器人，而是用计算机模拟的虚拟机器人，这种比赛主要研究比赛策略，以软件为主，忽略机器人的硬件相关的需求。在这个比赛中，我们仅关注软件部分，主要研究用软件来实现既定的策略，完成给定的程序逻辑，主体的程序对语言要求很低，主要是要求拥有清晰的逻辑和编程思想，是人的智力与智力的碰撞。我们千人工程机器人足球俱乐部首先希望能通过这个要求最低的项目来作为我们进入这一领域的开始，并通过竞赛来提高学员学