第二届国际仿人机器人奥林匹克大赛.doc

第二届国际仿人机器人奥林匹克大赛（第二届IHOG）比 赛 规 则中国人工智能学会机器人足球工作委员会2011.7.24序言国际仿人机器人奥林匹克竞赛（International Humanoid robot Olympic Games，以下英文简写IHOG，中国简写机器人奥林匹克）是将小型仿人机器人作运动员，借助人类奥林匹克竞赛规则进行的和人类奥林匹克并齐的另一类国际性竞技娱乐活动。它的近期目标是借助人类奥林匹克的魅力和挑战性来促进仿人机器人关键技术的研究和发展，而长远的目标是将来机器人奥林匹克技术水平超过人类奥林匹克水平，最终实现“无处不在”的机器人时代到来。首届IHOG于2010年6月21日在哈工大举办，来自六个国家的150多名代表参加。大赛后许多大学和企业界及有关政府部门对IHOG特别感兴趣，并提出希望尽早编写出通俗易懂的IHOG比赛规则，以便更多的大学和企业参与此竞赛活动。为此我们在去年编写的比赛规则基础上进一步改进，并加进新的比赛项目后编写出第二套IHOG比赛规则。这次IHOG比赛种类分为六大类24种，而这些比赛项目中包含的核心技术基本覆盖了未来仿人型服务机器人在家庭工作时所需的各种关键技术，但随着机器人技术与智能控制技术的发展，将会出现更精彩，更实际的比赛项目，同时随着比赛经验的积累，这次提出的比赛规则也会进一步完善，最终其比赛规则水平达到人类奥林匹克比赛规则水平，将为人类和机器人同时进行比赛打下基础。最后，我衷心地希望机器人奥林匹克不但成为发展未来仿人型家庭服务机器人动力，同时又成为培养创新人才的理想平台，在主管政府部门的支持下得到蓬勃的发展。 中国人工智能学会 机器人足球工作委员会 洪炳镕 2011-4-30一、制定IHOG比赛规则总方针每项比赛规则中都要突出考验小型仿人机器人在家庭和社会中完成各种服务工作所必需的关键技术及功能。二、IHOG比赛规则种类目前暂设六类，24种比赛规则，其中*符号为2011年新设的比赛项目。1.田径类比赛规则（五种） 1）短跑 2）长跑 3）障碍跑 4）阶梯跑 5）举重 2 .球类比赛规则（四种） 1）点球 2）投篮 3）高尔夫球 4）3VS3足球 3.对抗类比赛规则（四种） 1）拳击 2）击剑 3）摔跤 * 4）跆拳道4.体操类比赛规则（四种） 1）单杠 2）翻滚3）平衡木* 4）广播体操5 .舞蹈类比赛规则（四种）1）单人舞 2）双人舞3）八人舞* 4）四小天鹅芭蕾舞6.作业类比赛规则（三种） * 1）捡垃圾 * 2）端盘子 * 3）拉车 1.田径类比赛规则1）短跑 这种比赛项目主要考验机器人的运动速度，即向目标快速到达目的地的智能控制技术。 比赛过程是,机器人在裁判员发出的哨声下起跑后，以最快速度跑到终点，这时从起点 跑到终点时间最短者取胜。 赛跑时，跑道线与终点线及终点色标都用机器人视觉系统来识别。 在比赛过程中，如果机器人在中途倒下去，或偏离跑道线0.4米，或达不到终点线，则机器人短跑比赛论失败，不能得分。 比赛场地为铺地毯的地面，其尺寸如图1所示。起跑线与终点线间距离为6m，跑道线间距离为0.8m。 跑道线终点放置标准色标，以便机器人对准这个色标直线跑。图1 短跑比赛场地尺寸2）长跑 这种比赛项目主要考验机器人的运动耐力，即保证长时间运动可靠性的智能控制技术。 比赛过程是，机器人在裁判员发出的哨声下起跑后，沿跑道线跑到终点，以最短时间到达终点者取胜。 赛跑时，跑道线与终点线都用机器人视觉系统来识别。 在比赛过程中，如果机器人在中途倒下去，或者由于电机过热而着火，或偏离跑道线0.5米，或者不能到达终点，则论为该比赛失败，不能得分。 比赛场地为铺地毯的地面，其尺寸如图2所示。起点与终点间距离约55.2m。图2 长跑比赛场地尺寸3）障碍跑 这种比赛项目主要考验机器人能绕过障碍物，安全快速到达目的地的智能控制技术。 比赛过程是，机器人在裁判员发出的哨声下起跑后，在中途绕过各种障碍物，以最短时间到达终点者取胜。 赛跑时，跑道线与障碍物及终点线都用机器人视觉系统来识别。 在比赛过程中，如果机器人在中途碰上障碍物，或倒下去，或偏离跑道线0.5米，或不能到达终点线，则论为该比赛项目失败，不能得分。 比赛场地为铺地毯的地面，其尺寸如图3所示，起跑线与终点线间距离为6 m，在每个跑道线中间放置三个（红、蓝、绿）障碍物，障碍物间隔为1.5m，跑道线间隔为2m。图3 障碍跑比赛场地尺寸4）阶梯跑 这种比赛项目主要考验机器人能走过高低不平的地面，并且快速到达目的地的智能控制技术。 比赛过程是，机器人在裁判员发出的哨声下起跑后，在中途通过高低不平的阶梯，以最短时间到达终点者取胜。 赛跑时跑道线与阶梯高地及终点线都用机器人视觉系统来识别。 在比赛过程中，如果机器人在平地或在阶梯处碰上台阶而倒下去，或不能到达目的地，则论该项目为失败，不能得分。 比赛场地为铺地毯的地面，其尺寸如图4所示，起跑线与终点线间距离为6m，上、下两个阶梯放在跑道线的中间位置，即离起跑线或终点线各有1m距离。图4 阶梯跑比赛场地尺寸5）举重 这种比赛项目主要考验机器人能准确地抓住举重杆，并可靠地举起负载的智能控制技术。 比赛过程是，机器人首先从初始位置走到举重负载前面(离负载大约0.2m)停止，然后弯腰后用双手抓住举重杆，并将负载举到肩膀位置，最后利用挺举方法将负载举起，并且将负载平稳地放在地上，比赛结果举重负载最大者取胜。 比赛时，机器人对举重杆是用机器人视觉系统来识别。 在比赛过程中，如果机器人抓不住举重杆，或举不起现在的负载，则论为该比赛项目失败，不能得分。 比赛开始前机器人与举重负载之间的距离为1.0m，为了举重，当机器人走到负载前的时候，机器人与举重杆距离为0.2m，如图5所示。负载轮子举重杆机器人1.0m机器人初始位置0.8m0.2m举重负载走步图5 举重比赛场地尺寸2.球类比赛规则1）点球 这种比赛项目主要考验机器人在足球运动中只对射门与守门动作所需的运动规划能力及基于视觉的智能控制技术。 这种比赛是两个球队之间进行的一种1对1的对抗赛，比赛时，如果某一方进行射门，则另一方必须守门，反过来也如此。 在比赛过程是，如果某一方射门进球成功则该方得分，另一方不得分；反过来，如果某一方射门失败，球被守门方抓住或当球，则守门方得分，进攻方不得分。如果双方都未能得分则进行加时赛。 在比赛过程中对球、球门及守门员的识别与定位都靠机器人视觉系统来完成。 比赛场地为铺地毯的地面尺寸如图6所示。比赛开始前机器人与球之间距离为0.5m。 图6 点球比赛场地尺寸2）投篮 这种比赛项目主要考验机器人在篮球运动中只对投篮动作所需的运动规划能力及基于视觉的智能控制技术。 这种比赛和点球不同点是，点球比赛用脚将球踢进球门，而篮球比赛则用双手协调将球投进篮球筐里。 比赛过程是：首先机器人用视觉系统对球和篮筐进行识别和定位后，走到球前停下来，并弯腰后用双手将地面上的球抓住，然后伸腰后机器人走到离篮筐外25cm处停下来，并将球扔进篮筐里。如果球进就得分，否则不得分，比赛结果得分最多者取胜。 比赛时对球及篮筐的识别与定位都靠机器人视觉系统来完成。 在比赛过程中，如果机器人倒下去或投不中或进入到25cm以内则论失败，不能得分。 投篮比赛场地尺寸如图7所示。比赛前机器人与球之间距离为0.5m，对与蓝框架之间距离为0.5m。15cm支架球0.5m0.5m篮筐25cm机器人投篮位置初始位置图7 投篮比赛场地尺寸3）高尔夫球 这种比赛项目主要考验机器人在高尔夫球运动中如何用球杆使球准确地打进球孔所需的运动规划能力及基于视觉的智能控制技术。 这种比赛和足球、篮球不同点是，高尔夫球是用特制的球杆将球打进球孔里. 比赛过程是，首先机器人用视觉看球与孔，确定相互距离和方位后用单臂或双臂协调打球传球打进入到球孔里。球可放在离球孔半径为0.5m的圆周的三个位置上，分别三次打球如果球进到孔里就得分，否则不能得分，比赛结果得分最多者取胜。 比赛时，对球和球孔的识别与定位都靠机器人视觉系统来完成。 在比赛过程中，如果机器人倒下去，或抓不住球杆，或打不中球，则论为失败，不能得分。 比赛场地为铺地毯的地面尺寸如图8所示。比赛前，球与球孔之间距离为0.5m ，机器人必须放在与球孔半径垂直的圆周上位置。球1球孔球2球 球孔球30.5m 图8 高尔夫球比赛场地尺寸4）3对3足球 这种比赛项目不但能考验足球运动的复杂动作的规划能力和基于视觉的智能控制系统技术及多个机器人的合作与竞争策略技术。 这种比赛是由两个球队（每个球队由3个机器人构成）之间进行的3对3对抗赛，比赛胜负不仅取决于硬件系统，而且还取决于比赛策略软件系统。 比赛是在裁判员的严格控制下进行，比赛分上半场和下半场，每场比赛有5分钟，中间休息10分钟。 比赛需要用木材做成的专用比赛台子，其尺寸如图9所示。比赛控制系统可分为两种，一种是基于嵌入式视觉的全自主型比赛系统，另一种是人机互动的遥控型比赛系统，不管是哪一种比赛，开始与结束及中间暂停都是通过裁判发出的命令执行的。 比赛设三种罚球，即点球、球门球及任意球。 4m6m。A队球门B队球门B队机器人A队机器人 图9 3vs3足球比赛场地尺寸3.对抗类比赛规则1）拳击 这种比赛项目主要考验机器人对对方的打击或阻挡对方进攻动作所需的运动规划能力及基于蓝牙通信的无线遥控操作技术。 这种比赛是一种用机器人拳头互相对打的1对1对抗赛。比赛时，双方机器人都必须带上标准的拳击手套，比赛进行10局，每局时间为1分钟。 比赛过程是，裁判员吹哨后，双方人员都用遥控器控制拳击运动，拳打对方的要害部位或阻挡对方的进攻。比赛时，如果某一方打击对方的指定部位（如头部）则获得相应的分数，但如果打倒对方或将对方推到境界线外则获得最高分，且该局结束，比赛结果得分最多者取胜。 这种比赛项目的胜负不但取决于硬件系统的合理性与先进性，同时又取决于比赛策略先进性及遥控器操作的灵活性和准确性。 在比赛过程中，如果机器人由于自己原因倒下去，则允许重新起立，但过10秒后仍起不来，则论该局失败。比赛布局如图10所示。图10 拳击比赛场地尺寸2）击剑： 这种比赛项目主要考验机器人在击剑运动中对刺击或阻挡对方进攻动作所需的运动规划能力及基于蓝牙通信的无线遥控操作技术。 这种比赛是双方人员用机器人佩戴的剑互相冲击对方的一种1对1对抗赛，比赛时，双方机器人都 必须佩戴标准剑，每次比赛进行10局，每局时间为1分钟。 比赛过程是，裁判员吹稍后，双方人员都用遥控器控制击剑运动，刺击对方的要害部位（如胸部），或阻挡对方的冲刺。比赛时，如果某一方击中对方的指定部（如胸部），则获得相应的分数，但如果击中对方使对方倒下去或将对方推到境界线外，则获得最高分，且该局结束，比赛结果得分最多者取胜。 这种比赛项目的胜负不但取决于硬件系统设计的合理性与先进性，同时又取决于比赛策略的先进性及遥控器操作的灵活性和准确性。 在比赛过程中，如果机器人由于自己原因倒下去，则允许重新起立，但过10秒后仍起不来，则论该局失败。比赛布局如图11所示。图11 击剑比赛场地尺寸3）摔跤 这种比赛项目主要考验机器人对对方摔倒或推倒动作所需的的运动规划能力及基于蓝牙通信的无线遥控操作技术。 这种比赛是一种用双臂或用双腿协调动作使对方摔倒或将对方推到赛区之外的1对1对抗赛。比赛时，双方都空手对打，每次比赛进行10局，每局时间为1分钟。 比赛过程是，如果某一方通过包住或用推拉等手段将对方摔倒或推出比赛境界线外则得分，并且该局结束，比赛结果得分最多者取胜。 这种比赛项目的胜负不但取决于硬件系统的合理性与先进性，而且还取决于比赛策略的先进性及遥控操作的灵活性与准确性。 在比赛过程中，如果机器人由于自己原因倒下去，则允许重新起立，但过10秒后仍起不来，则论失败。比赛布局如图12所示.图12 摔跤比赛场地尺寸4.体操类比赛规则1）单 杠 这种比赛项目主要考验一个机器人在单杠运动中能完成旋转、弯腿、倒立等动作所需的运动规划能力及实时程序化的表演技术。 这种比赛是一种单个机器人有悬念的动作技巧表演赛，一次比赛给二次机会，每次允许一分钟时间。 比赛过程是，如果机器人能完成所有指定的五种基本动作（直腿摇摆、弯腿摇摆、倒立、正向旋转、反向旋转）则得满分（100分）每种动作20分，而且如果还能完成悬念的高难度动作（如连续旋转3次以上）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，或从单杠上掉下去，则扣分。单杠支架尺寸如图13所示。 0.6m0.4m 图13 单杠比赛场地尺寸2）翻滚 这种比赛项目主要考验一个机器人在地面中能完成翻滚动作所需的运动规划能力及程序化的表演技术。 这种比赛是一种单个机器人有悬念的动作技巧表演赛，一次表演给两次机会，每次机会允许1分钟时间。 比赛过程是，如果机器人能完成所有指定二种基本动作（前向翻滚、反向翻滚）则得满分（100分,其中每种动作50分），如果还能完成悬念的高难度动作（如连续翻滚十次以上，直线前进）则额外加分，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，或机器人倒下去后不能再动就扣分。翻滚动作过程如图14所示。图14 机器人翻滚过程3）平衡木 这种比赛项目主要考验一个机器人在狭窄空间中能完成翻滚、倒立、劈叉等动作所需的运动规划能力及程序化的表演技术。 这种比赛是一种单个机器人在平衡木上完成多种动作的综合表演赛，一次表演给两次机会，每次允许三分钟时间。 比赛过程是，如果机器人能完成所有指定的五种动作（上坡走步、翻滚 、倒立、劈叉、下坡爬下）则得满分（100分，其中每种动作20分），而且如果还能完成悬念的高难度动作（如连续翻滚二次以上）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，或从平衡杠上掉下去就扣分。平衡木动作过程如图15所示。图15 平衡木动作过程5.舞蹈类比赛规则1）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。这种比赛对比赛场地无特殊要求。单人机器人舞情况如图16所示。图16 单人舞蹈动作 2）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。这种比赛对比赛场地无特殊要求。双人舞蹈情况如图17所示。图17 双人舞动作3）八人舞 这种比赛项目主要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。 这种比赛对比赛场地无特殊要求。八人舞蹈情况如图18所示。图18 八人舞动作6.作业类比赛规则1）捡垃圾 这种比赛项目主要考验一个机器人能否完成清洁卫生服务工作能力，从技术角度主要考验行为决策能力和基于视觉的智能控制技术。 比赛前机器人与垃圾及垃圾与垃圾桶之间的距离分别为1m，如图19所示. 比赛主要内容是，机器人要连续完成三件事情：第一件是机器人寻找垃圾后，走到垃圾前停步；第二件是机器人弯腰，并用手抓垃圾后伸腰；第三件是机器人寻找垃圾箱后走到垃圾箱，并将垃圾扔在垃圾箱里。机器人受到“捡垃圾”命令后，就通过行为决策系统，分