中国机器人公开赛暨robcup大赛.ppt

,欢迎各位同学！,举办时间：10-1910-20 举办地点：安徽建筑大学,我校学子在2013中robocup公开赛仿真2d项目首获亚军,由合肥市人民政府与中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、robocup中国委员会、科技部高技术研究发展中心共同主办，合肥市科技局与安徽建筑大学联合承办的2013中国机器人大赛暨robocup公开赛于近日在安徽建筑大学举行。来自中国科学技术大学、清华大学、国防科技大学、东南大学等近百所高校4000多人参加该项赛事。此次比赛，我校共派出10支代表队参加足球仿真2d、足球仿真3d、家庭机器人仿真、舞蹈机器人、机器人游历五类项目。经过激烈的争夺，我校计算机学院yushan2013队在仿真2d组决赛中与世界冠军中国科学技术wrighteagle队决赛，最终以1：2的成绩获得全国亚军。yushan3d队获得仿真3d组的一等奖，雨山队获得家庭机器人仿真组二等奖2项；由电气学院和计算机学院学生组成的4支队伍获得舞蹈机器人大学组二等奖3项，三等奖1项；由电气学院和机械学院学生组成的2支队伍获得机器人游历一等奖1项，三等奖1项。,大赛影响力,robocup机器人世界杯赛是世界上规模最大、水平最高、影响最广泛的机器人科技竞赛和学术大会，中国机器人大赛暨robocup公开赛是中国最具影响力、最权威的机器人技术大赛，是综合性较强的科技类竞赛活动，充分体现大学生学科知识综合应用及综合创新能力。,robcup世界杯,1、什么是robcup,robocup是robot world cup（机器人世界杯）的简称。自1997年，现在每年都组织一次robocup世界杯国际机器人大赛及相关的技术研讨。,2、robcup的目的,它的目的是为了促进人工 智能、智能机器人与智能控制技术的研究和发展，突破的关键技术将推动下世纪工业和军事的发展。涉及的研究领域包括：智能机器 人系统、多智能体系统、实时模式识别与行为系统、智能体结构设 计、实时规划和推理、基于网络的三维图形交互和传感器技术等。 它提供了一个标准问题，具有很好的可比性。足球运动具有很大的 吸引力，机器人足球比赛可吸引更多青少年的参与，为促进机器人 技术的发展提供充足的后备力量。,robocup是一个新的里程碑(landmark)工程，它提出了如下的 长远目标：到2050年，完全自主的类人的机器人将打败当时的世界足球冠军队，这是一个50年的长远计划。,3、robocup的意义,ibm的深蓝打 败卡斯帕罗夫,阿波罗登月,robocup,划时代的工程,阿波罗登月 人类的一小步，世界的一大步。,战胜人类国际象棋世界冠军的超级计算,机，ibm的深蓝。,终极目标：开发一支能战胜人类世界冠军队的机器人足球队,我的脚下，谁说不可以。,中国机器人大赛,自1997年开始正式robocup 国际比赛，国内中国科技大学和 清华大学就较早地关注并参与到 了robocup赛事中。中国科技大学参加了2000年在澳大利亚墨尔 本的robocup世界杯，中国科技大学和清华大学参加了2001年在 美国西雅图的robocup世界杯，清华大学在当年的比赛中一举夺 得了robocup仿真组冠军。以后，其他高校如国防科技大学、浙 江大学、北京理工大学、厦门大学、南京邮电大学、上海交通大学 及上海大学等也陆续参加了robocup世界杯比赛，并分别在不同 的比赛项目中取得了优异的成绩，参赛的项目也由原来的仿真组扩 展到robocup设立的几乎全部的比赛项目。 在国内，从率先举办robocup仿真比赛，发展到现在每年一 次中国机器人大赛暨robocup公开赛比赛项目也扩展到不再限于robocup系列，而且也包括fira及其他许多自创的比赛项目。,2013中国机器人大赛暨robcup公开赛比赛项目,（一）robcup足球机器人比赛 1、仿真组（2d、3d) robocup 仿真比赛提供了一个完全分布式控制和实时异步的多智能体环境。在实时异步和有噪声的对抗环境中，研究多智能体的合作对抗问题。每个机器人球员都是一个独立的“主体”。 服务器的功能是计算并更新球场上所有物体的位置和运动，发送信息给球员，接收球员的命令。robocup 仿真使研究人员可以把 精力完全投入到机器人的上层决策中，而无需考虑硬件问题。 robocup比赛平台具有空间的连续性和决策的连续性、环境状态不完全可观、动作的不确定性、动态特性、实时特性、合作与对抗以及分布决策和执行等特性。 2、小型组 每队5名队员在一个长5m宽3.5m的绿色场地上进行。比赛用 球为橙色的高尔夫球。机器人系统包括：视觉、决策、无线通信 和机器人车体四个子系统。彩色摄像机固定在场地上方4m处， 并与场外的主机相连，主机采用无线通信的方式向机器人发送命令。 robocup小型组主要包含如下关键技术： （i）可靠的色彩识别和跟踪等处理能力，以适应场地光线的 强弱变化，避免丢球和找不到机器人。 （ii）优秀的机构设计，使得机器人具备快速、耐碰撞、可万 向移动、带球和踢球的能力。 （iii）稳定的无线通信。 （iv）良好的机器人行为,编程。 （v）机器人的运动规划。它必须考虑多个机器人协作，机器 人的运动不能相互干扰；整个比赛都是动态的，障碍（球和其他 机器人）处在高速运动中；机器人存在着显著的动力学约束，即速度和加速度受到限制；整个运动规划过程要求很强的实时性。 足球机器人系统包括了上面所有运动规划中的难点问题，是研究 机器人复杂运动规划问题很好的实验平台。足球机器人运动规划 的成功与否，对于整个系统性能好坏有着深远的影响。,仿真2d,中型组,3、中型组 每支球队最多6个机器人，直径不超过50cm。比赛场地为18米 12米，使用橙色足球进行比赛。每个机器人全部自主。 中型组主要包括如下关键技术：自定位的方法；感知和导 航；团体协作多传感器获取相关的环境信息，然后进行数据融 合，再建立分布式的世界模型；运动机构的设计。,4、标准平台组 参赛队采用统一的机器人硬件，但各自着重开发软件系统， 让最先进的机器人进行足球比赛。 比赛中采用的机器人完全自主。 目前包括标准平台两腿组（nao机器人） 和标准平台四腿组（aibo 机器人）两大类。,5、类人组 足球机器人比赛的目标是：到2050年，完全自主的类人的机 器人将打败当时的世界足球冠军队。目前，类人组比赛正在向该目 标一步步迈进。,（二）robcup救援组比赛 1、仿真组 用计算机对真实的城市灾难情况进行模拟，如在地震发生 时，房屋和建筑物等 倒塌；道路、轨道和 其他公共交通设施被 毁坏；基础的城市设 施如电力和下水道系 统被毁坏；通信设施 和信息的传播被中 断，许多受害者被埋 在倒塌的房屋下；地震引起的火灾蔓延；救火队因水的供应紧张而 不能有效地救火；消防车要通过的道路和停车的空旷地都被倒塌的 房屋碎片挡住等。 参赛队伍开发的救援智能体，在上述仿真灾难场景下进行救援工作，搜救受伤的民众，抢救人们的生命财产，把灾难的损失降低到最低限度。 2、机器人组 救援机器人探索经特别设计和构造的模拟灾难现场，其中有 多个显示生命迹象的模拟假 人（如挥动手臂、大声呼 救、体温等）隐藏在其中。 救援机器人探索现场的每个 角落，找到并接近这些模拟 受难者，确定他们的生命迹 象，制作出灾难现场的地图 并指出受难者的位置，为人 类救援者实施安全救援提供 足够的现场信息。,仿真界面,（三）robocup家庭组 家庭组比赛包括一系列在家庭场景中的测试，以用来展示机 器人的能力。在测试过程中，只允许 与机器人进行自然的交互（比如语 音、姿势）。所有的测试都在尽可能 真实的起居室场景中进行，场景中包 括各种家具，自然的照明条件及地板 上的玩具等。,（四）fira足球机器人比赛 1、仿真组 2、小型组 fira与robocup的最大区别在于fira是集中控制，而robocup是分布式控制。,（五）水中机器人比赛 1、机器人水球 2、机器人水底采矿 3、机器人水中寻游,（六）舞蹈机器人比赛 舞蹈类单人舞 这种比赛项目主要考验在一个机器人舞蹈中对五种动作的复杂性与艺术性及每种情感动作与音乐伴奏的配合能力。 这种比赛是一种单个机器人的动作技巧表演赛，一次表演给2分钟时间。 比赛过程是，如果机器人在自定的音乐伴奏条件下，能完成所有指定的五种基本动作（双臂动作、双腿动作、腰部动作、臂腿协调动作、每种动作与音乐配合）则得满分（100分，其中每种动作20分）而且如果还能完成更高难度的创意性动作（如臂、腿、腰三个协调动作）则额外再加分，比赛结果分数最高者取胜。 在比赛过程中，如果机器人未完成某一指定的动作，或机器人倒下去,或每种动作与音乐配合的不好则扣分。,舞蹈类双人舞 这种比赛项目主要考验在一对机器人舞蹈中对两个机器人配合的五种基本动作的复杂性与艺术性及每种情感动作与音乐伴奏的配合能力。 这种比赛与单人舞蹈不同点是，在比赛过程中特别突出两个机器人在接触或非接触条件下的协调动作，一次比赛在2分钟内完成。 比赛过程是，如果两个机器人在自定的音乐伴奏条件下，能协调完成所有指定的五种动作（两个机器人在接触条件下同时移动与旋转、两个机器人非接条件下同时移动与旋转、每种动作与音乐伴奏协调性）则得满分（100分，其中每种动作为20分），如果还能完成高难度的创意性动作（接触旋转超过两次）则额外再加分，比赛结果分数最高者取胜。 在比赛时过程中，如果某一机器人未完成某一指定的动作，或某一机器人倒下去，或每种动作与音乐配合的不好，则扣分。,舞蹈类八人舞 这种比赛项目考验八个机器人舞蹈中对八个机器人配合的五种基本动作的复杂性与艺术性及每种情感动作与音乐伴奏的配合能力。 这种比赛和单人、双人舞蹈不同点是，在比赛过程中特别突出多个机器人同时运动的协调性（如一致性），而且还要考验多个机器人按程序动作的顺序性（如千手观音）。 比赛过程是，如果八个机器人在自定的音乐伴奏条件下，能完成所有指定的五种动作（多个机器人接触移动与旋转、非接触移动与旋转、及每种动作与音乐伴奏协调性）则得满分（100分，其中每种动作为20分），而且如果还能完成高难度的创意性动作则额外再加分，比赛结果分数最高者取胜。 在比赛过程中，如果某一机器人未完成其一指定的动作，或动作不一致，或某一机器人倒下去，或者每种动作与音乐配合的不好则扣分。,（七）双足竞步机器人比赛 机器人通过步行的方式从起点线走倒终点线（相距 2 米）地面为水平的木板起点线于终点线平行。在行走过程中机器人要按照比赛规则完成指定的动作 。 机器人结构及其规格的设定： 交叉足印竞步机器人： 结构只有双足、并只能以走路的方式来移动，机器人要分清楚正面及背面，以箭头方向作为正面，是自主式脱线控制，用不多于 6 只伺服马达及伺服马达控制板 来完成，最大尺寸为200mm（长）x 200mm（宽）x 300mm（高），最大重量不超过1kg。 狭窄足印竞步机器人： 结构只有双足、并只能以走路的方式来移动，机器人要分清楚正面及背面，以箭头方向作为正面，是自主式脱线控制，用不多于 6 只伺服马达及伺服马达控制板 来完成，最大尺寸为200mm（长）x 200mm（宽）x300mm（高），最大重量不超过1kg.，狭窄足印竞步机器人, 单足最大尺寸要能放入(长)150mm x (宽)60mm 长方格内。 要求：对于大学组的机器人必须自主设计制造。,竞赛内容： 交叉足印竞步机器人： 大学组：竞赛开始时先走 3 步、立正、然后卧下、向前翻跟斗 3 次，再起立、向前走 3 步、立正、然后卧下（身体向后）、再向后翻 跟斗 3 次、再起立、然后以轻快步履走向终点，参赛者要在指定 3 分 钟或少于指定时间内完成所有动作，及要走到终点。 狭窄足印竞步机器人： 大学组：竞赛开始时先走 3 步、立正、然后卧下（身体向前）、 向前翻跟斗 3 次，再起立、向前走 3 步、立正、然后卧下（身体向后）、 再向后翻跟斗 2 次、再起立、然后以轻快步履走向终点、参赛者要在 指定 5 分钟或少于指定时间内完成所有动作，及要走到终点。 双足机器人计分法： 1.机器人行走时每次跌倒扣 10 分，由栽判指定在原位将机器人 重新放正继续竞赛，不另补时。 2.不按指定动作次序运行的机器人将按次序偏差次数扣分，每次 偏差扣 10 分。 3.机器人行走每出线一次扣 10 分。 4.裁判未指定情况下，人为干预一次扣 10 分。 5.以扣分少者为胜；在扣分相同条件下，以使用时间短者为胜。,大学组,中学组,（八）微软足球机器人仿真比赛 微软（ms）机器人武术擂台仿真赛 微软（ms）3d类人仿真赛 微软（ms）轮式微型机器人5：5仿真赛 微软（ms）轮式微型机器人11：11仿真赛,(九)机器人武术擂台赛 机器人武术擂台赛非标准平台无差别组(1:1) 机器人武术擂台赛非标准平台仿人组(1:1) 机器人武术擂台赛标准平台无差别组（1:1） 机器人武术擂台赛标准平台无差别组（2:2） 机器人武术擂台赛标准平台仿人组（1:1） 机器人武术擂台赛标准平台仿人组（2:2） 机器人武术擂台规定动作技术挑战赛 机器人武术擂台动作投影技术挑战赛 机器人武术擂台自主命题技术挑战赛 机器人武术擂台物联网机器人对抗赛（1:1） 机器人武术擂台物联网机器人对抗赛（2:2） 机器人武术擂台物联网机器人技术挑战赛,整体运用层次化理念作为指导思想，采用单片机作为核心控制单元，通过传感器实现信息采集功能，利用舵机实现行进与进攻。机器人采用博创公司生产的组件作为平台。将编好的程序写入单片机，使机器人在擂台上自主识别和智能决策。机器人通过传感器系统所采集的数据，经单片机处理并向舵机发送指令，最后改变舵机的正反转和加速、减速，实现机器人的前进后退，转弯等功能。 一、 传感器布置 传感器布置采用层次化设计，分为上中下三层。上层为4个红外接近传感器，主要检测是否到达边缘。中层为4个红外测距传感器，主要检测敌人。底层为4个红外接近传感器，主要检测棋子。 二、 构造特点 机器人前部为铲子，当与敌人接近时，铲子插入敌人下方，将其托起，使其离地，从而减少摩擦阻力，以便将其推出擂台。 在层次化思想指导下，传感器采用上下两层布局，这样可以有效区分敌人和棋子。敌人的高度明显高于棋子，所以红外测距传感器检测到物体时，可以认为检测到敌人；当只有红外接近传感器检测到物体时，认为检测到棋子。推敌人的优先级显然高于推棋子，当两侧红外测距传感器检测到敌人时，即使正在推棋子，也会转向去推敌人。 三、 程序特点 根据层次化设计思路，本程序主体分为三部分：启动程序、上台程序和探索与战斗程序。 探索与战斗程序中使用switch分支语句进行旋转方向控制，不同分支，代表不同方向。使用for循环语句进行旋转量控制。当一侧的传感器检测到物体时，机器人开始向该方向旋转，直到前方传感器检测到物体时，跳出循环，旋转结束。,（十）机器人旅游 1、机器人探险游 2 、机器人寻宝游 3 、机器人设计创新,探险类旅游竞赛，要求机器人在规定假期时间内，游历尽量多的景点，获得尽量多的得分， 并在假期结束前回到出发地。 寻宝类旅游竞赛，要求机器人在规定假期时间内，去随机指定的宝物所在景点寻宝，同时 游历尽量多的景点，获得尽量多的得分，并在假期结束前回到出发地。 本类机器人竞赛的目的是引导参赛队研究、设计并制作具有优秀硬件与软件系统的移动机 器人，逐步提高机器人多方面的能力与智能 、系统规划与优化能力：在预定的假期时间内游历尽量多的景点，完成计划中的旅游活动，并回到出发地点。是一种最优规划活动；有一定的系统规划与优化能力。想得高分，就要游历 尽量多的景点和难度高的景点，但存在来不及在规定的假期内回家的危险，每一轮比赛中走两次，使得第一次旅游探路，其后进行自动路径优化成为可能。,、应变能力：旅游路线可能在比赛开始前很短的时间内正式公布；有些可移动景点与路障的 摆放数量与位置，在机器人放进出发区后，随机确定。这在一定程度上可控制竞赛的难度，并 使旅游路线有一定的不确定性。 、视力：考验机器人辨别数字、文字、形状和色彩的能力，引导机器人视觉能力的提高。 、爬坡能力：对于型和型机器人难度更大。 、跨越门槛的能力：这对三类机器人都是重大考验。 、快速性与稳定性：机器人在的整个旅游过程中，始终要在快速性与稳定性中间求得平衡， 否则，难以取得好的成绩。,四、机器人的未来,机器人将像pc一样，进驻到每个家庭，渗透到社会的每个角落，智能水平更高的机器人不断诞生。机器人家族的种类和数量更加庞大。,机器人最新研究方向,目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面： 1工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。 2机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于pc机网