【正文】 千人工程機器人足球俱樂部技術(shù)白皮書（）編　號：＿＿＿＿＿＿持有人：＿＿＿＿＿＿工　號：＿＿＿＿＿＿內(nèi)部資料嚴(yán)格保密千人工程機器人足球俱樂部技術(shù)白皮書（）編委會委員：（排名不分先后）　　　劉　彥　曾慶來　左維紅 鄒鋆弢 郭定輪 　　　呂　雄　黃　俊 劉　杰　陳曉聰　雷 浩　徐元暉第一章 機器人足球發(fā)展概況一、 發(fā)展機器人足球的意義機器人足球是高新技術(shù)與體育相結(jié)合的產(chǎn)物，是用機器人踢球的一種足球比賽項目。它最大的魅力就是通過足球比賽來公正合理地評價綜合技術(shù)水平，機器人足球具有以下幾個方面的意義：1 機器人足球是小平臺上的技術(shù)戰(zhàn)爭 。 機器人足球包含 21 世紀(jì)我們要攻克的計算機視覺技術(shù)、無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行為決策技術(shù)、智能控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工生命技術(shù)、對策論及社會組織學(xué)等多學(xué)科綜合技術(shù)。因此，可以說機器人足球?qū)嶋H上是衡量這些先進技術(shù)水平的技術(shù)較量。2 機器人足球是發(fā)展人工智能的新里程碑。 如果說，計算機象棋是發(fā)展人工智能的第一個里程碑，那么機器人足球是發(fā)展人工智能的第二個里程碑，這是因為過去以計算機象棋為代表的人工智能學(xué)只能解決單智能體，在靜態(tài)環(huán)境中，非實時處理知識問題的社會，但現(xiàn)實世界并不是這種片面的社會，而是面向多智能體，在動態(tài)環(huán)境中，實時處理知識問題的社會。機器人足球正好解決了計算機象棋所不能解決的面向?qū)嵤澜绲膯栴}。因此可以說機器人足球開辟了人工智能學(xué)新的研究領(lǐng)域，即面向?qū)嵤澜绲男缕脚_。3　機器人足球是培養(yǎng)科學(xué)精神的理想平臺。 機器人足球的最大魅力在于競賽，通過競賽激發(fā)科學(xué)與創(chuàng)新思想。每個球隊通過一次比賽可認(rèn)出對方的優(yōu)勢和弱點，所以為了在下一次比賽中打敗對方，來不得半點的驕傲和自滿。要求不但要學(xué)習(xí)對方優(yōu)勢，而且必須超過對方技術(shù)。4　機器人足球是機器人社會的縮影。 機器人足球不但充分地反映一個群體內(nèi)部的合作與協(xié)調(diào)，而且還充分地體現(xiàn)出群體之間的競爭機制，這正好構(gòu)成人類社會的重要組成部分。機器人足球的最終目標(biāo)就意味著模仿人類社會的機器人社會，在某一些方面可以超過人類社會。千人工程機器人足球俱樂部的組建，其主要目的是使更多的人來關(guān)注機器人技術(shù)的發(fā)展，我們首先讓我們思遠(yuǎn)的學(xué)員一起來參與這個活動，通過競賽來激發(fā)大家對這個科學(xué)技術(shù)的興趣。并通過和其他合作單位舉辦各種社會活動來推進社會對機器人技術(shù)的了解和關(guān)切。我們的活動得到了思遠(yuǎn)國際顧問有限公司和微軟（中國）的大力支持，我們也希望這個活動可以取得更大的發(fā)展。二、 機器人足球的起源1950年，圖林來到曼徹斯特大學(xué)任教，被指定為該大學(xué)自動計算機（Automatic Computing Engine）項目的負(fù)責(zé)人。同年10月，他的又一篇劃時代論文發(fā)表。這篇文章引來的驚雷，今天還在震撼著電腦的世紀(jì)?！队嬎銠C與智能》，后來被重新匯編入書時更名《機器能思維嗎？》。1997年，IBM“深藍(lán)”戰(zhàn)勝了國際象棋的世界巨擘卡斯帕羅夫，全球曾經(jīng)為此而狂呼，機器戰(zhàn)勝了人類！“深藍(lán)”標(biāo)志了人工智能的巨大進步，但這是在靜態(tài)回合制下，依靠計算機強大的運算能力的成果。就在同一年（1997年），科學(xué)家把目光集中到了足球比賽，從此開始了激動人心的機器人足球競賽。加拿大大不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）教授A1an Mackworth在1992年的一次國際人工智能會議上，其論文《On Seeing Robots》首次提出：通過機器人足球比賽，為人工智能和智能機器人學(xué)科的發(fā)展提供一個具有標(biāo)志性和挑戰(zhàn)性的課題。三、 機器人足球的最終目標(biāo)與發(fā)展路線為使機器人足球真正地成為機器人社會的典型代表，F(xiàn)ira（國際機器人足球聯(lián)盟）提出了發(fā)展機器人足球的最終目標(biāo)和實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)途徑。機器人的最終目標(biāo)是： 到 21 世紀(jì)中葉按國際足聯(lián)的比賽規(guī)則，用機器人足球隊來打敗人類足球冠軍隊。這既是一個夢想，又是一個挑戰(zhàn)性的里程碑項目。如果說將人類送上月球的“登月計劃”，使人類進入宇宙航天時代，那么將來能打敗人類足球冠軍隊的機器人足球?qū)⑹谷祟愡M入機器人社會。為了實現(xiàn)機器人足球的最終目標(biāo)，遵照科學(xué)發(fā)展規(guī)律，我們又提出了發(fā)展機器人足球的三步計劃：第一步： 重點發(fā)展半自主型機器人足球（ MiroSot ）第二步： 重點發(fā)展全自主型機器人足球（ RoboSot ）第三步： 重點發(fā)展類人型機器人足球（ HuroSot ）除了上述三步曲之外，我們還要發(fā)展對每一步機器人足球戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)開發(fā)所必需的仿真型機器人足球（ SimuroSot ），每種比賽的設(shè)計思想如下：1 .半自主型機器人足球 （ MiroSot ） ： 在這種比賽中，參賽的每個機器人是輪式無頭腦的小車子，它本身既沒有環(huán)境感知功能，又沒有行為決策能力，它的運動完全靠主控計算機完成。 （ RoboSot ） ：在這種比賽中，參賽的每個機器人是輪式智能移動機器人，它本身具有環(huán)境感知、行為決策、無線通信等功能。因此每個球員是像人一樣具有高度智能的 Agent ，因此它是今后我們要重點發(fā)展的項目。 （ HuroSot ） ：在這種比賽中，參賽的每個機器人是兩足智能移動機器人，這種機器人不但具有高度智能，而且形狀和人類一樣，既能跑步，又能用腳踢球。 （ SimuroSot ） ：在這種比賽中，參賽的每個機器人不是實際的機器人，而是用計算機模擬的虛擬機器人，這種比賽主要研究比賽策略，因此對每步機器人足球的研究都具有很重要的意義。四、 關(guān)鍵技術(shù)要實現(xiàn)在2050年進行人機大戰(zhàn)，必須要使機器人具備人的體態(tài)、體感、體能、技能、智能、以及感知能力，因此除了以上研究領(lǐng)域外，還涉及生態(tài)、材料、能源、傳感技術(shù)等學(xué)科。五、 機器人足球組織當(dāng)前組織世界杯足球機器人的國際組織有兩個：FIRA（Federation of International Robotsoccer Association，F(xiàn)IRA）；官方網(wǎng)站地址：（Robot World Cup）；官方網(wǎng)站地址：六、 機器人足球比賽項目機器人足球比賽根據(jù)使用車或人的模型、控制系統(tǒng)的控制方式的不同而分為許多項目，如下所示：　FIRA機器人足球比賽種類:半自主型機器人足球：MiroSot全自主型機器人足球：RoboSot仿真機器人足球：SimuroSot超小型半自主機器人機器人足球：NaroSot超小型全自主機器人足球：KheperaSot類人機器人足球：HuroSotRoboCup機器人足球比賽種類11VS11仿真組比賽5VS5小型機器人組比賽小型機器人組標(biāo)準(zhǔn)比賽（每隊11人）中型機器人組比賽Sony四腿機器人比賽七、 國際機器人足球比賽歷史1995年9月，韓國KAIST的金鐘煥(JongHwan Kim)教授提出FIRA，同年舉辦了微型機器人世界杯足球比賽，成立了國際機器人足球組織委員會。1996年11月微機器人世界杯機器人足球比賽在KAIST所在的韓國大田(Daejeon)首次舉行。10個國家21只隊1997年6月在KAIST舉辦了第二屆世界杯機器人足球大賽MiroSot’97。9個國家23只隊在MiroSot’97結(jié)束時，在韓國大田成立了國際機器人足球聯(lián)盟。1996年，RoboCup國際聯(lián)合會成立，并于1996年在日本舉行了表演賽。1997年8月，在日本名古屋舉行了第一屆機器人世界杯比賽，并決定以機器人世界杯RoboCup名義每年舉辦一次。年份日月名稱地點1996 The 1st MiroSot’96,KAIST, Taejeon, Korea韓國大田1997The 2nd MiroSot’97KAIST,Taejeon, Korea韓國大田1998FIRA Cup France’98 Paris, France法國巴黎（第16屆足球世界杯賽期間）1999FIRA Cup Brazil’99 Campinas, Brazil巴西坎皮那斯2000FIRA Cup Australia 2000 Rockhampton, Australia澳大利亞拉科漢普頓2000年奧運會期間2001FIRA Cup China 2001 Beijing, China中國北京20025FIRA Cup 2002韓國漢城、大田、釜山等6城市,第17屆足球世界杯賽前夕2003FIRA Cup 2003奧地利維也納2004Fira 2004 Busan韓國釜山2005Fira 2005 新加坡八、 中國機器人足球發(fā)展概況中國第一支機器人足球隊于 1997 年 7 月在哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立，同年 8 月在中國人工智能學(xué)會（ CAAI ）支持下國際機器人足球聯(lián)盟（ FIRA ）中國分會在哈工大成立。 1999 年 8 月與 11 月分別在哈工大舉辦了首屆全國機器人足球邀請賽和錦標(biāo)賽。國家 863 計劃機器人專家賈培發(fā)教授和譚民教授出席了大會，并對中國機器人足球的開端表示熱烈祝賀。 自 1999 年開始到 2004 年在 CAAI 和 FIRA 支持下，已經(jīng)舉辦了 6 次全國錦標(biāo)賽和 1 次 FIRA 世界杯機器人足球大賽，中國機器人足球隊已從零發(fā)展到 50 多個，參加了 5 次世界杯機器人足球大賽，尤其是 2004 年中國人工智能學(xué)會機器人足球競賽工作委員會帶領(lǐng)參賽的中國機器人足球代表隊（ 14 個大學(xué)隊），在 8 種比賽項目中 4 種比賽項目獲得了世界杯冠軍，中國機器人足球隊已成為世界機器人足球領(lǐng)域中不可忽視的勁旅。不僅如此，在 2001 年 FIRA 中國分會舉辦的第六屆世界杯機器人足球大賽中 FIRA 中國分會提出的全自主型機器人足球（ RoboSot ）和仿真型機器人足球（ SimuroSot ）比賽項目已成為 FIRA 公認(rèn)的比賽項目，它為國際機器人足球的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻。 機器人足球是在人工智能領(lǐng)域崛起的新的生長點，是一個發(fā)展多智能體系統(tǒng)技術(shù)的理想的試驗平臺。為使中國機器人足球健康穩(wěn)步地發(fā)展，中國人工智能學(xué)會不但提出了發(fā)展機器人足球的總目標(biāo)和技術(shù)路線，而且?guī)ьI(lǐng)中國機器人足球隊打入到國際機器人足球聯(lián)盟行列，從而加強國際交流，使中國機器人足球隊始終處于國際先進水平。 我們確信中國的機器人足球在中國人工智能學(xué)會和國際機器人足球聯(lián)盟支持下會有更大成績，并將機器人足球中所包含的許多關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，為我國四個現(xiàn)代化做出應(yīng)有的貢獻。千人工程機器人足球俱樂部的成立是我們思遠(yuǎn)教育發(fā)展史上的一件大事，是我們繼“入模式”教育的改革后的又一次嘗試。我們希望通過和世界接軌的科學(xué)技術(shù)的引入，以及和更多關(guān)心這個領(lǐng)域的組織的合作，來進一步擴大我們思遠(yuǎn)在IT界、在科學(xué)界、在整個世界的影響力。九、 國內(nèi)開展機器人足球比賽的情況為了推動中國機器人足球的發(fā)展，中國人工智能學(xué)會機器人足球競賽工作委員會已舉辦了多次全國性錦標(biāo)賽（世界杯機器人足球選拔賽）和地區(qū)邀請賽，并且多次帶領(lǐng)中國機器人足球隊參加了 FIRA 世界杯機器人足球大賽，具體情況如下表所示：次數(shù) 年度 舉辦的或參賽的大賽名 地點 1 “德達(dá)杯” 全國機器人足球錦標(biāo)賽 哈爾濱 2 “濱化杯” 全國機器人足球錦標(biāo)賽 北京 3 第六屆世界杯（含全國）機器人足球錦標(biāo)賽 北京 4 “大慶杯” 全國機器人足球錦標(biāo)賽 大慶5 “哈工大杯” 全國機器人足球錦標(biāo)賽 哈爾濱6 “武漢工程大學(xué)杯” 全國機器人足球錦標(biāo)賽 武漢7全國第六屆機器人足球錦標(biāo)賽成都　 第二篇 機器人足球MLS（Middle League Simurosot）技術(shù)開發(fā)指南第一章 5V5仿真組（Middle League Simurosot）介紹FIRA SimuroSot Game 仿真型機器人足球介紹仿真型機器人足球 （ SimuroSot ） ： SimuroSot是一種仿真的軟件系統(tǒng)，在這種比賽中，參賽的每個機器人不是實際的機器人，而是用計算機模擬的虛擬機器人，這種比賽主要研究比賽策略，以軟件為主，忽略機器人的硬件相關(guān)的需求。在這個比賽中，我們僅關(guān)注軟件部分，主要研究用軟件來實現(xiàn)既定的策略，完成給定的程序邏輯，主體的程序?qū)φZ言要求很低，主要是要求擁有清晰的邏輯和編程思想，是人的智力與智力的碰撞。我們千人工程機器人足球俱樂部首先希望能通過這個要求最低的項目來作為我們進入這一領(lǐng)域的開始，并通過競賽來提高學(xué)員學(xué)習(xí)的趣味性，讓學(xué)員自己來研究、學(xué)習(xí)，而俱樂部作為活動的發(fā)起和組織方。在以后我們希望能通過技術(shù)的提高，涉足更多的項目。并且我們計劃選拔相應(yīng)的隊伍參加國內(nèi)/國際比賽，讓思遠(yuǎn)的聲音出現(xiàn)在更多的地方！ 仿真系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)場上數(shù)據(jù)機器人命令決策系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真系統(tǒng)是由FIRA提供的仿真程序，這個程序通過DLL（動態(tài)鏈接庫）接收雙方策略，決策系統(tǒng)由各隊提供自己的DLL程序。場上的數(shù)據(jù)由仿真程序計算給出，DLL接收處理并將要發(fā)給機器人的命令傳給仿真程序。 仿真平臺及系統(tǒng)特點開發(fā)者：　 Jo 領(lǐng)導(dǎo)的Griffith大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院RSS開發(fā)小組 系統(tǒng)特點：1. 機器人模型：Yujin機器人的物理模型2. 模擬精確：碰撞檢測完全，碰撞處理準(zhǔn)確（采用商業(yè)游戲引擎公司Havok的碰撞處理引擎）3. 界面：3維（采用Direct設(shè)計界面，3D Max建模） 運行環(huán)境和開發(fā)工具仿真系統(tǒng)： 3D Robot Soccer Simulator 編程語言： C/C++開發(fā)環(huán)境： MS Visual C++ / MS VS2003模 板： 使用仿真系