WRC 2016｜這次RoboCup機器人足球比賽，中外團隊差距在哪兒？

10 月份的世界機器人大會，其實可以分為三個部分：學術(shù)會議、企業(yè)展覽、機器人比賽。這其中最具人氣的，自然是機器人比賽了。比賽共有 6 種類型，其中的 RoboCup SPL 仿人機器人足球比賽( NAO )為國際機器人領(lǐng)域的專業(yè)賽事，極具趣味性，持續(xù) 4 天的正式比賽幾乎每場觀眾都“爆滿”。

機器人常常摔倒，那笨拙可愛的樣子會引發(fā)一陣大笑，但是當它自己又“咔咔咔”幾下，像變形金剛一樣站起來時，又會引發(fā)更大的一波贊嘆聲浪。

最后取得勝利的是美國 UT Austin （德克薩斯大學奧斯汀分校）隊，亞軍是澳大利亞 UNSW（新南威爾士大學）隊，季軍是同濟大學隊。

（冠軍 UT Austin 隊 )

交流賽，但水平很強

此次大會是屬于交流賽，英文名稱為“Pre-RoboCup Asia-Pacific Competition”，所以并非Robocup 每年一度的全球選拔賽。

參賽隊伍本來有 8 支，中途有 2 支隊伍退賽了。所以最后參加的隊伍有澳大利亞 UNSW（新南威爾士大學）、美國 UT Austin （德克薩斯大學奧斯汀分校）、同濟大學、大連理工、華中科技大學和魯東大學。

（參賽隊伍合影留戀）

雖然隊伍不多，但作為交流賽來說，算是比較高的水平了，因為邀請來了世界級的冠亞軍隊伍：澳大利亞 UNSW 隊是 2015、2014 年世界冠軍；美國 UT Austin 隊是 2016 年的世界亞軍。

對于國內(nèi)的團隊來說，與國際頂級高手正面對戰(zhàn)，無論從哪個方面來說，都是非常好的切磋學習的機會。

“球員”犯規(guī)要被罰下場

RoboCup SPL 的全稱是 “RoboCup Standard Platform League”，參賽隊伍使用統(tǒng)一的機器人硬件平臺（這次是軟銀公司的 NAO 機器人），進行純軟件技術(shù)的比拼。比賽在一個縮小的足球場上進行，兩隊機器人按照人類足球賽類似的規(guī)則，自主地(非人工遙控)進行足球比賽，進球就算得分。

主要比賽規(guī)則如下：

• 　　每隊進場參賽機器人不得超過 5 個，其中至多 1 個機器人可設(shè)置為守門員。

• 　　場地鋪設(shè)綠色地毯，球門為白色，使用指定的比賽用球（此次分紅球、黑白球兩種）。

• 　　比賽分上下半場，每個半場各10分鐘。

球的顏色會影響比賽的難度，由于球門和邊線都是白色的，那么黑白球的識別難度就會大很多。

機器球員也存在“犯規(guī)”的情況，其實當時的比賽經(jīng)常有球員被罰下場“面壁思過”，懲罰時間為 45 秒，而這樣的懲罰其實對得分影響頗大。雷鋒網(wǎng)所觀看的決賽中，兩個球員正在爭奪一個球時，其中一個由于“推搡”對手而被罰下場，中場一下子就空了，對方立馬輕松進了一球。而這樣的情況連續(xù)發(fā)生了好幾次。

一般一支隊伍里，至多同時 2 個機器人被罰下場，但如果再碰上 1 個故障，那場上就只剩 2 名球員了，2：5 的對壘，勝算可想而知。

發(fā)生“推搡”的情況，通常是因為避障功能沒有做好。“避障其實不難，難在怎么讓機器人自己判斷應(yīng)不應(yīng)該避障?！蓖瑵髮W參賽隊伍 TJArk （同濟方舟）隊長曾志穎告訴雷鋒網(wǎng)，“避障可以用機器學習的方法來做，但是比較麻煩......一般都是讓它滿足一定條件就去避障。”

中外團隊的差距在哪里？

關(guān)于 RoboCup SPL 中涉及的技術(shù)，曾志穎表示主要有 4 個部分：模式識別、自主定位、機器人行走和智能決策。機器人首先要識別出球、球門、邊界線等，然后根據(jù)圖像、里程等信息對這些目標物進行定位，再快速平穩(wěn)地行走，同時多個機器人要相互配合，規(guī)劃路徑選擇行動策略。

同濟大學 TJArk 隊參加 RoboCup SPL 有 10 年歷史，是中國頂尖團隊，最好的成績是 2016 年的世界八強。同濟是以實驗室的形式維護著 RoboCup 的傳統(tǒng)，由陳啟軍教授指導，12 名隊員幾乎都是同一個課題組的。

此次 TJArk 團隊，由 6 名研究生和 6 名本科生組成。一般來說，一個學生會待 2 年時間，“大四待一年，熟悉比賽，升研一之后作為主力”，曾志穎說道。

而雷鋒網(wǎng)所了解的另外兩支中國隊伍，就沒有同濟這么多隊員和系統(tǒng)化的組織結(jié)構(gòu)。但同濟還在羨慕著國外團隊，因為對方甚至有教授幫著寫代碼。

這次澳大利亞 UNSW 隊來了兩名隊員：Jeremy Collette 和 Kenji Brameld，前者大四，后者才大一。

（Jeremy Collette 和 Kenji Brameld）

Collette 告訴雷鋒網(wǎng)：

“幾年前，我們的機器人行走使用了強化學習（Reinforcement Learning），這是由我們的一個教授所構(gòu)建。他使用了仿真模擬（Simulation），然后把學會了行走能力的仿真系統(tǒng)放到真正的機器人上。所以我們的行走能力是最強的。但這個系統(tǒng)的代碼已經(jīng)開源了，這次美國隊使用的就是我們的行走系統(tǒng)?！?/p>

Brameld 補充道：

“我們正在開發(fā)一些機器學習技術(shù)，會在黑白球項目上用到。這個系統(tǒng)目前還沒有放到機器人上面，但是已經(jīng)在測試了。”

Collette 和 Brameld 稱，UNSW 的 Robocup 隊伍每年大概有 5-10 個人，但是今年他們覺得需要更多人，所以今年大概總共有 27 個人，其中大部分是大一新生，另有一些碩士生和博士生。前輩們帶著大一新生學習，把他們培養(yǎng)成日后的團隊主力。

美國隊把機器人借給澳大利亞隊

最終進入決賽爭奪冠亞軍的，是美國 UT Austin 隊和澳大利亞 UNSW 隊。本來 UNSW 勝算很大，但是決賽中系統(tǒng)幾乎“崩潰”了。Collette 和 Brameld 從澳大利亞只帶來了 2 個機器人，另外從中國科學技術(shù)大學借了 3 個機器人。不幸的是，他們自己帶的一個機器人在決賽開場前 5 分鐘硬件壞了，而且 WiFi 連接還出了問題，雪上加霜。

“所以基本情況是這樣的：1 個動不了、2-3 個的 WiFi 有問題......其實兩個隊都進了 5 個球，但我們把 2 個球踢進自己的門，所以最后的比分是 7：3。”

 說到這兒兩位自己都笑了。

"不過這讓我們意識到很多問題。其中一個就是，就算是 WiFi 有問題，也應(yīng)該有方法在離線的情況下識別出球門，比如依據(jù)守門員球衣的顏色。 我們習慣于根據(jù)自己實驗室里的環(huán)境來設(shè)計機器人，但這次讓我們意識到比賽現(xiàn)場有很多突發(fā)狀況需要考慮。”

另外，他們還提到美國隊使用了一種很特別的 “Walking Kick”的方法，機器人能一邊走一邊踢球，所以速度很快，給他們很大啟發(fā)。

雖然有點可惜，沒有拿第一，但 Collette 和 Brameld 心情還不錯。當時 UNSW 的機器人壞掉時，“美國隊很快就借給我們一個機器人，非常 Nice“ ，Collette 說道。另外跟中國團隊的交流，他們覺得很有意思。有一次，Brameld 跟一個中國隊員聊天，語言交流有點困難。但是聊到了霍夫變換（Hough Transform）算法，發(fā)現(xiàn)兩人都用了這個算法，就聊起來了?！斑@很酷，兩個完全不同文化不同國家的人有這么一個共同的東西，進行討論，這很令人興奮”，Collette 說道。

雖然“友誼第一，比賽第二”這種說法已經(jīng)很老套了，但真的發(fā)生了，還是很令人高興。

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