源起
在一些科幻大片里,機器人將普遍存在未來世界,成為人類的夥伴、保姆、家庭成員,甚至可能統治世界。隨著智慧型技術突飛猛進的發展、教育理念的不斷更新,作為綜合了信息技術 、電子工程、機械工程 、控制理論、感測技術以及人工智慧等前沿科技的機器人技術也在為教育改革貢獻自己的力量。為了推動機器人技術的發展,培養學生創新能力,在全世界範圍內相繼出現了一系列的機器人競賽。
足球競賽
足球機器概念是1992年由一加拿大教授(Alanmackworth)提出的。1993年,RoboCUP正式創辦,1997年月,首屆RoboCUP正式在日本名古屋舉行。此後,這項比賽每年舉辦一次。1996年,韓國先進科學技術研究院創立了FIRA,每年舉辦一次機器人足球比賽。國際上的機器人足球比賽分為兩大系列RoboCUP和FIRA。
RoboCup
第二大系列的機器人足球比賽是RoboCup。RoboCup(RobotWorldCup)是一個國際性組織,1997年成立於日本。RoboCup以機器人足球作為中心研究課題,通過舉辦機器人足球比賽,旨在促進人工智慧、機器人技術及其相關學科的發展。RoboCup的最終目標是在2050年成立一支完全自主的擬人機器人足球隊,能夠與人類進行一場真正意義上的足球賽。比賽項目主要有:電腦仿真比賽(SimulationLeague1、小型足球機器人賽(Small—SizeLeague(F一180))、中型自主足球機器人賽(Middle—SizeLeague(F2000)1、四腿機器人足球賽Four—LeggedRobotLeague)、擬人機器人足球賽(Humanoidleague)等項目。除了機器人足球比賽,RoboCup同時還舉辦機器人搶險賽(RoboCupRescue)和機器人初級賽(RoboCupJunior)。機器人搶險賽是研究如何將機器人運用到實際搶險救援當中,並希望通過舉辦比賽能夠在不同程度上推動人類實際搶險救援工作的發展,比賽項目包括電腦模擬比賽和機器人競賽兩大系列。同時,RoboCup為了普及機器人前沿科技,激發青少年學習興趣,在1999年l2月成立了一個專門組織中小學生參加的分支賽事RobocupJunioro。
FIRAFIRA
FIRAFIRA(FederationofInternationalRobot—soccerAssociation)是國際機器人足球聯合會的縮寫,1997年第二屆微型機器人錦標賽(MiroSot‘97)期間在韓國成立的。FIRA每年舉辦一次機器人足球世界盃賽(FIRARobot—SoccerWorldCup),簡稱FIRARWC,比賽的地點每年都盡不同,至今已經分別在韓國(三屆)、法國、巴西、澳大利亞(兩屆)、中國先後舉辦了八屆賽事。第九屆比賽在2004年10月的韓國舉行,比賽項目主要包括:擬人式機器人足球賽(HuroSot)、自主機器人足球賽(KheperaSot)、微型機器人足球賽(MiroSot)、超微型機器人足球賽(NaroSot)、小型機器人足球賽(RoboSot)、
滅火競賽
機器人滅火競賽機器人滅火的想法是在1994年由美國三一學院的JackMendelssohn教授首先提出的。比賽是在一套模擬四室一廳住房內進行,要求參賽的機器人在最短的時間內熄滅放置在任意一個房間中的蠟燭。參賽選手可以選擇不同的比賽模式,比如,在比賽場地方面可以選擇設定斜坡或家具障礙,在機器人的控制方面可選擇聲控和遙控,熄滅蠟燭所用的時間最短,選擇模式的難度最大,綜合扣分最少的選手為冠軍。雖然比賽過程僅有短短几分甚至幾秒鐘的時間,用來滅火的機器人體積也不超過3l立方厘米,但其中包含了很高的科技含量。機器人裝備了數據處理晶片、行走、滅火裝置以及火焰探測器、光敏探測器、聲音探測器、紅外探測器和超音波探測器等各種儀器,這些設備使機器人好像長了腦子、眼睛、耳朵和手腳,從而能夠根據場地的不同情況,智慧型性地完成避障、尋火、滅火等任務。目前,機器人滅火比賽已成為全球最普及的智慧型機器人競賽之一。
綜合競賽
機器人綜合競賽無論是機器人足球比賽系列還是機器人滅火比賽系列都主要圍繞著一個主題進行的機器人競賽,在國際上,除了這些機器人單項競賽之外,還有把各項機器人競賽組合在一起的比賽系列,即機器人綜合比賽。這些比賽主要包括國際機器人奧林匹克競賽和FLL世錦賽。
奧林競賽
國際機器人奧林匹克競賽:國際機器人奧林匹克委員會(InternationalRobotOlympiadcommittee,即IROC)是一個非贏利性的國際機器人組織,成立於1998年,總部設在韓國。組織的連續性賽事"國際機器人奧林匹克競賽"是一項科技與教育目的融合一體的亞太地區的競賽,由IROC和樂高公司主辦,目的是為了使更多青少年有更多機會參加國際間的科技交流活動、展示自己的才華和能力,激發他們對科技和機器人世界的不懈探索。
比賽分為常規賽與創意賽,常規賽的比賽項目如下面所示。
常規賽(RegularCategories)
國小組:(12歲以下),JuniorLeague,(under12)
挑戰組:(13-18歲),ChallengeLeague,(13-18)
成人組:(19歲以上),RoboLeagueCategories,(over19)
機器人軌跡賽:(RobotLineTracing),
機器人爬樓梯:(只向上)、(StairClimbingRobot)、(Uponly)
障礙賽:(LeggedRobot ObstacleRace)
機器人爬樓梯:(StairClimbingRobot)
機器人足球:(FIRARobotSoccer)
視覺機器人救援 賽:(Vision-Robot RescueOperation)
機器人籃球:(RoboBasketball)
機器人拳擊 :(RoboBoxing)
機器人馬拉松:(RoboMarathon)
機器人平衡賽:(RoboBalancingBeam)
機器人跳舞 :(RoboDancing)
機器人舉重 :(RoboWeightLifting)
微型機器人足球5對5:(RoboSoccer,MiroSot5vs.5)
擬人機器人足球:(RoboSoccer,Hurosot)
FLL世錦賽
FLL是另一個綜合系列的機器人競賽。FIJL(FIRSTLEGOLEAGUE)是一個為全世界16歲的孩子們提供機器人競賽的國際性組織。每年秋天,大賽組委會將統一在全球公布這年的FLL挑戰賽主題,以及按照主題細化的具體比賽項目,參賽隊要在任務公布後的兩個月時間內設計出能夠完成任務的機器人,參加區域選拔賽,優勝者可以進入全球決賽。
機器人奧運
2013年12月,為了推動機器人研究,美國國防部高級研究計畫局(DARPA)舉辦了“機器人奧運”,測試機器人的災難救援能力。由美國五角大樓資助的這場比賽吸引了來自美國、中國、日本、韓國等國的100多個團隊報名,DARPA最後從其中篩選出17支隊伍,來自中國的一個機器人團隊在最後一刻棄權,導致最終參賽隊伍的數量變成了16個。經過兩天的比賽後,日本Schaft團隊的雙足機器人拔得頭籌。
機器人奧運八大項目
駕駛多功能車跑過一段路
走過一段帶斜坡、台階、有散落磚塊的路
移除門口的障礙物
開門並通過該道門
爬上2.4米高的梯子
用工具在牆上切割出三角形的洞
打開救火水管並把噴嘴連線到牆上
關閉三個由不同形狀轉輪或把手控制的閥門
競賽特點
國際機器人競賽的特點國際上各種類型的機器人競賽,機器人競賽具有以下特點:
1、比賽規模不斷擴大:FIRA從1996年第一屆只有來自10個國家的23參賽隊參加,發展到2002年第七屆時,已經有25個國家的207支代表隊參賽,無論是從參賽的人數,還是從參賽的國家都充分顯示了機器人競賽的勃勃生機以及在全世界範圍內的普及程度。
2、比賽項目不斷完善:在第一屆FIRA的時候,只有微型機器人足球賽(MiroSot)一項比賽,發展到現在,已經擴展到六個比賽系歹IJ。項目設定由少到多的變化既可以給更多層次的參賽選手提供比賽機會,又可以從多角度推動各個相關學科技術的發展。
3、比賽的影響力不斷增強:在機器人競賽的同期,各個組委會都會舉辦各種機器人展覽、相關論壇,各種論壇旨在為參賽選手及專家提供一個交流經驗、互相學習的平台,並為機器人及其相關技術的發展以及機器人在娛樂、教育、服務等各領域的套用起到推動作用。因此,每屆比賽都會吸引各國科學家、科研人員、學生和企業界人士的共同參與,機器人競賽的影響力也相應得到提高。
比賽目的
促進學校教育
機器人系列比賽以推動技術進步為主要著眼點,而其他綜合性的比賽則更加側重於教育意義。1、培養中小學生的科學技術能力;
2、培養學生的科技創造意識,讓學生能夠更好地適應21世紀的科學技術發展的趨勢;3、讓學生參加國際機器人比賽,讓更多的學生使用樂高教育產品,並且讓更多的學生對機器人足球賽感興趣。
推動技術進步
機器人競賽對機器人技術及其相關學科領域的發展起到了明顯的推動作用,這在機器人足球系列比賽上體現得更加明顯。比如,機器人足球比賽對機器人的視覺功能要求非常高,只有機器人裝備的顯示卡性能越好,機器人的識別速度就越快,運動速度也就越快,這樣才能取得比賽的勝利,這就極大地促進了視覺技術的發展。在1996年,FIRA第一屆比賽的時候,大部分參賽隊所用顯示卡的工作頻率是10楨/秒,機器人的運動速度也僅在50厘米/秒;僅僅兩年之後的FIRA第三屆世界盃時,顯示卡的頻率就達到了60楨/秒,機器人的運動速度也相應提升到2米/秒,技術指標翻了幾倍之多。機器人競賽實際上是高技術的對抗賽,從一個側面反映了一個國家信息與自動化領域基礎研究和高技術發展的水平。機器人競賽使研究人員能夠利用各種技術,獲得更好的解決方案,從而又反過來促進各個領域的發展,這也正是開展機器人競賽的深遠意義。