“机器人足球队”的灵魂和核心

 2015/01/31 12:23  陈曼姣 《读者·校园版》  (246)    

“中国足球队在巴西勇夺世界杯桂冠,成功卫冕!”是的,这不是小说中的情节,而是真实事件。2014年暑假,由32支足球强队共同演绎的世界杯盛宴刚刚结束,另一个世界杯——“2014年机器人世界杯”(Robot World Cup,简称RoboCup)又在巴西掀起了一场科技热潮。来自40多个国家和地区的2500多名参赛“选手”被分为小型组、中型组、标准平台组、青年仿人机器人组、成人仿人机器人组等相,互“切磋”。中国浙江大学队继2013年在荷兰首次夺冠后,又一次夺得了小型组冠军。

世界冠军长啥样

“哇!今天终于有缘一见叱咤世界足坛的明星球员啦!”

“别挤别挤,让我先和他们合个影!”

在浙江大学玉泉校区的9号教学楼623实验室里,挤满了人,这里正在展出载誉归来的“机器人世界杯”冠军队。

“我们的冠军队由6名正式队员和12名替补队员组成,他们身高约15厘米,体重约3千克,你看——”送走了又一拨参观者,“机器人足球队”的灵魂与核心——队长赵越拿起机器人为我讲解起来。原来机器人的腿脚是4个全向轮,可以360°无障碍跑动,跑动速度最高可达5米/秒,难怪在比赛中队员们都把机器人叫“车”。为了避免在激烈的拼抢中受伤,“车”外包裹着金属保护壳,才有了机器人的模样。机器人体内装着功率强大的发动机,保证机器人成为跑不死的“小强”。还有可以吸附足球的装置——威力强大的“电磁炮”和精密调节“大炮”的装置——用来控制传球或射门的力量和角度。

也许你会奇怪,机器人的大脑和眼睛到哪里去了呢?它们在赛场之外。赛场内所有信息,由全景摄像机实时采集并反馈给策略主机,主机运算、决策,生成对每个机器人的控制指令,通过无线技术下达数据包命令。机器人接收命令并采取相应行动——或拦截,或支援,或传球,或跑位……从摄像机采集信息到机器人做出反应,整个过程仅16毫秒。整场比赛,都是在计算机和6名机器人的协作下自主进行的。比赛一开始,所有的人都只有“干瞪眼”的份,除了裁判可以碰球外,任何人不得干预比赛。

夺冠精彩大回放

和世界杯一样,以美国卡内基梅隆大学队为代表的西方球队,占据了球赛的天时地利。该队曾4次夺冠,2013年和浙江大学队在决赛中先打成平手,最终在点球决胜中以一球抱憾。“今年在决赛中还是遇到了他们,在决赛前一天,我们才知道比赛场地临时有了变动,和我们的预设参数有一些区别。卡内基梅隆大学队的队长,正是比赛技术委员会的领导者,有权决定赛场上的各个参数。”这意味着浙江大学队只有一个晚上重新准备的时间,队员们憋着气,经过一个通宵的苦干,完成了60多种战术策略的修改。

卡内基梅隆大学队以“球员”传接球精准、“守门员”灵活、硬件水平高而著称,然而决赛场上,面对来自中国的浙江大学队,这些招数似乎不那么好使了。上半场双方争抢射门不断,均未进球。下半场一开始,浙江大学队调整了战术,收到奇效,开场1分钟就进了1球(只有在半场休息或暂停时间里,队员可对策略主机进行程序微调)。

“比赛快结束的时候还发生了特别灵异的事情,至今我都没搞明白是怎么回事。”赵越提起5号和6号“球员”,特别自豪。原来和真正的世界杯一样,“机器人世界杯”的执法标准也十分严格,一旦机器人将对方撞倒,就被视为恶意犯规而被“红牌”罚下场。“我们的球员较重,一般都是把对手撞倒。不知道为什么我队的5号球员突然疯了似的主动撞击对手,当时我们都捏了一把汗。”可没想到,摔倒的居然是5号,这次完全不合科学原理的“假摔”,直接使得一个对手被罚下。接下来的1分钟里,6号球员突然“梅西附体”,连续突破对方5名队员的防守,射门得分,锁定胜局!最终浙江大学队以2∶0击败对手,成功卫冕。从小组赛到决赛,浙江大学队打了7场,6胜1平,只失1球,是当之无愧的“无敌王者”!

兴趣是最好的老师

“很多对机器人有兴趣的同学问我,是不是要具备很专业的知识和技能,才能加入我们的团队?我告诉他们,兴趣是最好的老师。”

赵越和机器人结缘,完全出于偶然。“我本科读的是浙江大学医学实验班,大二时学校有一个机器人比赛,一个老乡把我拖进了他的团队,几个月后他走了,我留了下来,还阴差阳错地成为队长。”说起为什么被机器人吸引,这个大男孩腼腆地笑笑,说:“就是觉得机器人很酷啊!后来慢慢地体会到研制过程的乐趣,发现有一样事物能按照自己预设的架构来进行活动,很有成就感。”

为了更好地研究机器人,赵越曾做出过一个惊人的决定。2011年,就读浙江大学医学班硕士研究生二年级的赵越选择了退学,通过自学复习,考上了浙江大学控制科学与工程学系的硕士研究生。赵越说:“其实当时我没有想太多,就是感觉自己学医很痛苦,而在研究机器人的过程中,无论是技术上的探索还是理论上的强化,都让我很享受,也很有成就感。我喜欢挑战和竞技。”

事实上,浙江大学机器人团队的成员来自不同的专业,比如这次出征巴西的8位同学,分别来自控制科学与工程学系、机械工程学院、电气工程学院和计算机科学与技术学院。除了要学习各自的专业课,他们还要学习程序设计、机械等其他学科知识,观看各种球赛。

“有人问我有没有后悔过当初的选择,我的回答是没有。如果没有经历这些年的学习,我或许一辈子都不会知道自己不适合做一名医生。当然,如果我不参加机器人比赛的话,也不会知道自己的兴趣点到底在哪里。总之,只有经历过,才知道适不适合自己。”赵越淡定地说,“无论什么事只要你想做,肯定能做好。”

2015年上半年,赵越就要从浙江大学控制系毕业了。在这个“机器人革命”浪潮席卷全球的大时代,钻研机器人多年的他选择了自主创业。“首先,在学校建成一个全开放的机器人实验室,大家不仅可以跟我们团队的机器人进行实战,也可以在我们的网上平台模拟对战。我们将开放一些源代码,让感兴趣的人都能参与修改工作。接着,我们打算把机器人运用到更多领域,争取实现产业化。另外,我们也在考虑把这些年的大赛经验做成课件和教具,变成中小学生的机器人入门教程或信息课堂的授课内容。”

也许在不久的将来,我们就能够在中学校园里,看见赵越和他的伙伴们,以及那些可爱的“世界杯冠军”。

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