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学生竞赛

机器人大赛(专业类学科竞赛)
发布时间:2015-05-05     浏览量:   分享到:

1.机器人世界杯(ROBCUP)

1.1简介

机器人世界杯(RoboCup)是一个国际合作项目,为促进人工智能、机器人和相关领域。它为人工智能机器人研究提供了广泛的技术标准问题,能够被综合和检验。该机器人项目的最终目标是:到2050年,开发完全自主仿人机器人队,能赢得对人类足球世界冠军队。为了真正作为一个团队进行机器人足球比赛,必须包含各种技术,包括:智能体自主设计、多智能体协作、策略获取、实时推理、机器人和传感器融合。机器人世界杯中还提供了软件平台进行软件方面在机器人世界杯中的研究。

目前共有三个全球性的机器人比赛联盟,分别是以亚太地区为主的“国际奥林匹克机器人大赛”(WRO,WorldRobot Olympiad)、总部位于美国的“第一乐高联盟”(FLL,FIRST Lego League), 与近来相当受人瞩目的机器人世界杯足球赛。

其中机器人世界杯系列活动是一项综合教育与科技的国际性活动,亦是学术成分最高的赛事。

机器人世界杯的概念是于1993年提出的,经过2年的可行性考察,于1995年8月,组织委员会正式宣布将举行世界性的机器人交流和机器人足球赛。1997年7月,首届机器人世界杯大赛在日本名古屋举行。随后,法国巴黎、瑞典斯德哥尔摩,澳大利亚墨尔本和美国西雅图都分别成功地举办国际机器人世界杯赛事,每年的活动都吸引了大量的科技工作人员和对机器人感兴趣的人士参与。

RoboCup比赛以其独特的魅力,成为各类国际机器人竞赛中最具水平和影响力的赛事之一。许多世界名校包括美国卡耐基-梅隆大学、康奈尔大学、斯坦福大学,澳大利亚新南威尔士大学,日本东京大学,新加坡南洋理工大学,荷兰阿姆斯特丹大学,德国多特蒙德大学以及中国的清华大学、浙江大学、中国科技大学、同济大学、大连理工大学,东南大学,合肥工业大学,安徽大学,等都积极参与。世界著名的企业集团包括SONY、SGI、ZENRIN、Microsoft等都是国际比赛的长期赞助商。

足球机器人世界杯自1997年7月在日本名古屋举办以来,到今天已经发展为一项国际性的赛事。它为机器人学、人工智能、多智能体系统、模式识别、计算机视觉等其他交叉或前沿学科提供了一个理想的仿真和实验平台。

1.2活动

(1)学术会议;

(2)机器人世界杯;

(3)RoboCup挑战计划;

(4)基础组织的发展。

1.3比赛类型

(1)足球比赛(RoboCup Soccer)

仿真组(Simulation League)、小型组(Small Size Robot   League)、中型组(Middle Size Robot League)、四腿组(Sony LeggedRobot League)、类人组(Humanoid League)。

(2)营救比赛(RoboCup Rescue)

仿真组(Rescue Simulation League)、机器组(Rescue Robot   League)。

(3)青少年比赛(RoboCup Junior)

足球机器人(Soccer Challenge)、救援机器人(Rescue Challenge)、   舞蹈机器人(Dance Challenge)

1.4技术应用

由于RoboCup中涉及到的许多研究领域都是目前研究与应用中遇到的关键问题,因此可以很容易的将RoboCup的一些研究成果转化到实际的应用中。例如,最典型的应用有以下这些:

(1)搜索与救援

搜索与救援领域有以下一些特点:如在执行搜索与救援任务时,一般是分成几个小分队,而每个小分队往往只能得到部分信息,而且有时还是错误的信息;环境是动态改变的,往往很难做出准确的判断;有时任务是在敌对环境中执行,随时都有可能会有敌人;几个小分队之间需要有很好的协作;在不同的情况下,有时需要改变任务的优先级,随时调整策略;需要满足一些约束条件,如将被救者拉出来,同时又不能伤害他们。这些特点与RoboCup有一定的相似,因此,在RoboCup中的研究成果就可以用于这个领域。事实上,有一个专门的RoboCup-Rescue专门负责这方面的问题。

(2)太空探险

在太空探险时,一般都需要有自治的系统,能够根据环境的变化做出自己的判断,而不需要研究人员直接控制。在探险过程中,可能会有一些运动的阻碍物,必须要能够主动的进行躲避。另外,在遇到某些特定情形时,也会要求改变任务的优先级,调整策略以获得最佳效果。

(3)办公室机器人系统

用于在办公室中完成一些日常事务的机器人或机器人小组,这些日常事务一般包括收集废弃物,清理办公室,传递某些文件或小件物品等。由于办公室的环境具有一定的复杂性,而且由于经常有人员走动,或者是办公室重新布置了,使这个环境也具有动态性。另外,由于每个机器人都只能有办公室的部分信息,为了更好的完成任务,他们必须进行有效的协作。从这些可以看出,这又是一个类似RoboCup的领域,当然可以采用一些RoboCup中的技术。事实上,在前几年有许多研究人员从事办公室机器人系统的研究,而改为进行RoboCup方面的研究就是因为这一点。

(4)其它多智能体系统

这是一个比较大的类别,RoboCup中的一个球队可以认为就是一个多智能体系统,而且是一个比较典型的多智能体系统。它具备了多智能体系统的许多特点,因此在RoboCup中的研究成果可以应用到许多多智能体系统中。其实,上面的三个例子就是三个不同方面的多智能体系统,从中可以看出RoboCup技术的普遍性,除了这些例子外,还有许多可以应用RoboCup技术的领域,如空战模拟、信息代理、虚拟现实、虚拟企业等等。

2.全国大学生机器人大赛(Robotac)

2.1简介

Robotac是一项以机器人团队为主角,还原比赛竞技本质的战术策略对抗赛。robot是机器人,tac是战术tactic的缩写。Robotac是一项侧重机器人在对抗中根据地形和规则选择不同策略和战术的比赛,它同时兼顾了体育竞技的趣味性和科技竞技的技术性。每支队伍由若干个机器人组成,他们之间需要互相配合,共同协作,最终摧毁对方高地上的活力塔。

Robotac对抗赛现已成为共青团中央和全国学联主办的“全国大学生机器人大赛”的三大项目之一。

2.2背景

在当代名目繁多的科技竞赛中,机器人类的比赛已经有不少项目,但它们要么过于学术性,要么缺乏娱乐性。比赛的受众仅为具有相关知识的人群,普通观众从观赏的角度难以看出其中的奥妙,对大众的吸引力度比较欠缺。

在北京科技大学学生创新创业基地,有一群机器人爱好者、科技创新达人、电子竞技高手,他们热衷于创造各种各样的机器人,也享受闲暇之余电子竞技游戏中激烈对抗的乐趣。于是他们想,能不能用自己制造的机器人,来完成类似电子竞技游戏中激烈的对抗呢,让那些沉迷游戏的同学从电脑前站起来,亲自动手打造他们的“英雄人物”。Robotac对抗赛应运而生,它的设计思路来源于一个热门的电子竞技游戏:dota(Defense of the Ancients)。

比赛使用机器人来代替了游戏中的虚拟人物,同时兼顾了机器人竞赛的科技性以及游戏的娱乐性,我们将它从虚拟的电脑程序中搬到显示的场景里,使它的观赏性得以充分的保留,观众可以看到真实的机器人如同在游戏中一样精彩的对抗。Robotac具有类dota比赛的一些特点,是以守卫己方基地的同时,夺取对方基地为目的的对抗赛。两支由若干机器人组成的队伍,在特定的场地上进行攻防战。它不仅考验着参赛选手的团队合作能力,更考验着参赛选手的创新动手能力。和dota一样,场地分为了上中下三路和双方高地,每一条不同的道路都设置有不同的地形和障碍,在比赛开始前,参赛队伍可以根据场地特点,有针对性的制作自己的机器人来适应不同的道路。每边的高地可由斜坡登上,但斜坡前面将会设置一些障碍作为阻拦。双方机器人根据自己的战术选择他们的进攻路线,与对方机器人展开搏斗,登上对方的高地攻击堡垒获取分数。

2.3历史

在2013年10月份,北京科技大学学生创新创业基地的这群极客们,在北京科技大学教职工礼堂进行了第一次Robotac测试赛。

又经过半年的讨论和改进,2014年4月份,在北京科技大学教职工礼堂再次举行了Robotac表演赛,邀请了全国共8所院校进行观摩,并有幸请到全国大学生机器人大赛专家组的专家教授,对比赛的改进提供了宝贵的意见和建议。

2014年11月,Robotac以“机器人dota对抗赛”的名义正式与各参赛高校见面。它成为了“华北五省机器人大赛”中五年来的第一个新增项目,共14所学校派出了机器人队伍参赛。同时,共青团中央发出《关于组织开展第十四届全国大学生机器人大赛的通知》,正式将Robotac纳入全国大学生机器人大赛三大项目之一。

2.4特点

(1)电子竞技的第一次智能机器人化;

(2)多样的地形特点,战术策略灵活多变;

(3)所有机器人根据参赛队选择的战术策略完全自行设计、研发、操作;

(4)机器人带有显示生命值的“活力柱”,活力减完,机器人即“牺牲”;

(5)机器人的真实对抗,唤起人类最原始的战斗欲望;

(6)在符合规范内的武器任由你自己打造;

(7)热血的战斗,团队配合的考验,协助队友,还是弃车保帅。

(8)低门槛,高内涵。根据参赛队伍知识储备情况自行制作机器人,可以简单粗暴,亦能复杂高端。

2.5意义

爱因斯坦说过,兴趣是最好的老师,我们希望能够以这样一个充满科技性和娱乐性比赛中,激发学生们对科技创新的兴趣,从而锻炼学生们的动手能力与创新意识。将热门游戏的概念与机器人比赛相结合,同时兼具了科技性与趣味性,改变了以往科技竞赛的枯燥与单调,重新唤起以竞技为核心的比赛精神。

Robotac对抗赛规则简单,创意无限,它充满着娱乐性、科技性、观赏性。通过它的娱乐性,能够提高参与者的积极程度,在参与的过程中,唤起大家对游戏中享受快乐的追求;同时他具备的科技性,在参与的同时,寓教于乐,参与者在不知不觉当中提高了自己的的科学技术知识以及创新能力,在对人才的培养方面起到了积极的作用。

2.6前景

Robotac由北京科技大学发起,北京科技大学有着悠久的竞技机器人参赛历史,这里爱好机器人的同学和老师们,正不断推动着机器人比赛的进步,也在探索着机器人技术的应用。Robotac以它精彩的观赏性和浓郁的技术性正在快速发展着,它不仅可以成为一项大学生创新实践的教学课堂,又可以成为一项热血沸腾的科技竞赛,又可以成为一项脍炙人口的电视节目。

这里有无限的智慧等待被实现,这里有无限的商机等待被发现,希望这个比赛能够吸引更多的人参与到其中,希望更多的高校和企业能把他们的技术或产品应用到此项比赛中来。