中國科學技術大學機器人足球藍鷹隊

中國科學技術大學機器人足球藍鷹隊是全國及至全球最為優秀的隊伍之一，也是我國第一支RoboCup團隊，在歷次國家級和國際級比賽中所取得的輝煌戰績，特別是在2D仿真機器人足球及仿真機器人足球這兩個比賽項目上遠遠領先於其他隊伍，取得了世界冠軍的好成績。

基本介紹

• 中文名：中國科學技術大學機器人足球藍鷹隊
• 外文名：WrightEagle
• 屬性：RoboCup團隊
• 國家：中國

藍鷹隊簡介

藍鷹隊是中國科學技術大學多智慧型體系統實驗室的一個小組，陳小平教授任實驗室主任。“機器人足球”是多智慧型體系統研究的一個標準問題。“機器人足球賽”是以足球賽為載體的前沿科學研究和高技術對抗，廣泛地涉及人工智慧、計算機視覺、自動控制、精密儀器、感測和信息融合等一系列學科的創新研究及綜合集成。機器人足球研究不僅可以集中體現一個國家信息和自動化領域的水平與實力,而且具有廣闊的套用前景 。

藍鷹隊的比賽

陳小平教授提出基於“歸約蘊含”的認知建模技術，在“意向態度”（motivational attitudes）的形式化研究中取得有鮮明特色的成果；組建中國科大機器人足球“藍鷹”隊,成為我國歷史上第一支進入RoboCup世界盃賽決賽的隊伍，曾在第五屆杯賽的四足機器人賽、仿真賽和線上教練賽中同時進入世界8強而成為唯一的“三8強”隊伍。

主要事跡與取得成就

1999

1999年獲首屆全國RoboCup比賽冠、亞軍；

2000

中國科大藍鷹隊於2000年成為我國歷史上第一支進入RoboCup世界盃賽決賽階段的隊伍，參加了在澳大利亞墨爾本舉行的第四屆RoboCup 機器人足球世界盃賽仿真組比賽，並獲仿真賽第9名；進20球僅失3球，震驚世界機器人足壇。被國外媒體稱為“中國機器人足球比賽的開拓者”、“精彩的表現令人驚嘆！”

2001

2001年3月，機器人足球隊“藍鷹”被國際RoboCup聯合會有腿機器人委員會吸收為四腿組正式成員，成為我國唯一一支進入在美國西雅圖舉行的第五屆RoboCup世界盃賽四腿組賽的球隊，獲得四足機器人賽第5名，並獲得“線上教練”賽亞軍和2D仿真賽第5名；2D組首次進入世界八強，

2002

2002年保持四足機器人賽和2D仿真賽世界雙8強；

2003

2003年6月27日至7月3日，第7屆RoboCup機器人足球世界盃賽在葡萄牙里斯本隆重舉行。中國科大藍鷹隊與眾多強隊緊張激烈的較量，取得了第5名的好成績。 再次保持四足機器人賽和2D仿真賽世界雙8強；其中四腿組3:1戰勝了衛冕冠軍、人工智慧世界最強的美國卡耐基梅隆大學隊。

2004

2004年第8屆RoboCup機器人足球世界盃賽在葡萄牙里斯本舉行，首次設立了3D組，科大藍鷹隊參賽並獲得第五名。

世界盃中的3D仿真機器人足球比賽是2004年新設立。3D仿真不僅增加了第3個空間維度，使得“球員”和球可以在3維空間中運動，而且更真實、更全面地模擬現實世界中的各種物理特性，包括現實世界中存在的各種感知和運動誤差。仿真平台給使用者提供的唯一動作是“踢球”，而“球員”所能得到的各種感知信息都是有誤差的。為了完成比賽任務，設計者必須在建模、定位、控制和決策等方面進行深入的研究，而這些課題均屬人工智慧和機器人學的前沿領域，而且其中很多課題是2D仿真沒有涉及的，比如路徑規劃和軌跡控制等等。因此，3D仿真賽為人工智慧提供了一個極富挑戰性的、技術密集型的標準問題和公共平台。

科大藍鷹3D隊表現出色，在總共8場比賽中保持不敗，一球未失（除藍鷹隊外，該次比賽中只有冠軍Aria隊做達到了這一點）。第一輪循環賽分四組進行，藍鷹隊與德國Brainstormers隊同組，以2勝1平小組第一的身份出線。第二輪循環賽分兩組，每組6支球隊。藍鷹與該屆冠、亞軍以及清華大學隊同組，結果分別與冠軍Aria隊和亞軍AT-Humboldt隊戰平，以2：0擊敗清華。但由於積分少於Aria和AT-Humboldt，屈居小組第三，遺憾地未能進入四強排位戰，最終戰勝另一小組的第三名獲得杯賽的第五名。而本組的第一、第二名最終獲得了冠、亞軍。

藍鷹隊該次參加3D仿真編程的四名同學都是本科生，而且是完全通過seminar課程和業餘科技活動的方式進行備戰的。在那一個學期中，每個隊員都有7-8門課程要考試，時間非常有限，但四名同學堅持在完成正常教學計畫的前提下積極備戰。相反，國外參賽的隊伍大多數是由研究生和教師、研究人員組成的。

而且藍鷹隊此次參加3D仿真比賽是通過遠程方式進行的，沒有到現場，看不到實戰情況，因而無法有針對性地修改程式，而其他隊伍都是現場參賽，可以根據不同對手的特點進行調整。這些情況表明了科大學生的實力和科大教學改革的成績。

中國科大藍鷹在“2004中國足球機器人大賽”中包攬小型組冠亞軍，獲得新設立的3D組亞軍，並獲四腿組亞軍。

在比賽中，藍鷹分別與清華和浙大戰平，由於淨勝球少而屈居亞軍。由三名研究生組成的浙江大學隊獲得冠軍，清華大學隊獲得第3名。

在四腿組的第一場比賽中，由於技術等故障導致機器狗無法正常工作，藍鷹負於清華，最終僅獲亞軍。清華大學隊獲得冠軍，北京工業大學隊獲得第3名。

小型組藍鷹機器人足球隊派出藍鷹一隊和藍鷹二隊參加RoboCup小型組的比賽。藍鷹一隊和藍鷹二隊均被列為種子隊。大賽規定一個學校的參賽隊不能同時包攬冠亞軍，因此藍鷹一隊和藍鷹二隊被分在同一個半區。小組賽階段的所有比賽中，藍鷹一隊和藍鷹二隊均在較短比賽時間內以8：0領先對手結束比賽，雙雙獲得小組第一打入八強。

四分之一決賽規定：參賽一方以10：0優勢領先，則比賽立即結束。藍鷹一隊和藍鷹二隊同樣在較短比賽時間內以10：0結束比賽，分別戰勝河北工業大學北洋戰隊和空軍航空大學天驕代表隊，雙雙進入四強。

半決賽中，上半區中科大藍鷹一隊與中科大藍鷹二隊對決，中科大藍鷹二隊棄權，中科大藍鷹一隊以1：0勝中科大藍鷹二隊挺進決賽。下半區浙江大學隊勝上海大學自強一隊挺進決賽與中科大藍鷹一隊爭奪冠軍，藍鷹二隊與上海大學自強一隊爭奪季軍，並以18：0戰勝上海大學自強一隊獲得季軍。

冠軍爭奪戰中，上半場藍鷹一隊以12：0領先浙江大學隊，在浙江大學隊的要求下雙方停止比賽。藍鷹一隊以12：0戰勝浙江大學隊獲得冠軍。

比賽結束後進行了04年國際規則表演賽。原定由中國科大藍鷹二隊與浙江大學隊進行表演賽，由於浙江大學的退出，改由藍鷹一隊和藍鷹二隊進行。藍鷹一隊和藍鷹二隊之間精彩的表演賽向觀眾展示了機器人足球的魅力和國際強隊的水準，最後在觀眾的強烈要求下，舉行了加時賽和點球比賽，比分為8：9，表演賽中精彩的射門進球和帶球過人動作獲得了全場觀眾的熱烈掌聲，將足球機器人大賽推向了高潮。

2005

2005年藍鷹獲得在日本大阪舉行的第9屆RoboCup世界盃2D組亞軍，3D組第7名，四腿組第5名，挺進八強，這是科大校隊在歷屆杯賽中取得的最好成績，也是我國高校在第9屆杯賽中獲得的最好成績。由於中科大在仿真2D、仿真3D和四腿機器人比賽中進入世界8強，依慣例被列為這三個項目下屆杯賽的種子隊，無須預選直接獲得資格，參與2006年7月在德國不萊梅舉行的第10屆RoboCup機器人足球世界盃賽。

在RoboCup世界盃中，仿真2D組的德國奧斯那布魯克大學大腦風暴隊和中國科大藍鷹隊開始冠亞軍對決，藍鷹隊由於後防偏弱，被德國隊抓住戰機，以0：3屈居亞軍。在2D組前兩輪循環賽中，科大藍鷹隊以凌厲的攻勢擊敗幾乎所有對手，其中包括04世界盃冠軍俄羅斯STEP隊，前世界冠軍葡萄牙隊，以及05世界盃預選賽冠軍日本東京理工大學隊等世界強隊，並以18:0狂勝前日本全國冠軍YouAI隊，唯一的例外是與04世界盃季軍伊朗Mersad隊戰平。在採用雙敗淘汰制的八強賽中，首場遭遇四屆世界亞軍、德國的Brainstormers隊，以1:2失利跌入敗者組。但藍鷹隊以強勁的實力和頑強的鬥志，先後再次戰勝俄羅斯STEP隊和日本東京理工大學隊，並以3:0擊敗伊朗Mersad隊，重新殺回總決賽。在與德國隊的再次交手中遺憾地未能重現一貫的實力，最終屈居亞軍。

科大藍鷹四腿組機器人隊在第2輪循環賽中與上屆冠軍德國聯隊1:1戰平，成功出線。但在四分之一決賽中，遭遇實力超群的澳大利亞NUBOT隊，以1:3告負。後者在半決賽中以5:2擊敗前世界冠軍澳大利亞新南威爾斯大學隊，僅以點球負於德國聯隊，最終獲得亞軍，德國聯隊衛冕成功。藍鷹隊獲並列第5名。

2005年全國機器人大賽，科大參加了2D組、3D組、四腿組、小型組比賽，連續第二年包攬小型組冠亞軍，並獲得2D組冠軍、四腿組冠軍、3D組亞軍。

2006

2006年獲得在德國不萊梅舉行的第10屆RoboCup世界盃仿真2D世界冠軍、仿真3D世界亞軍和四足機器人第5名，綜合成績列世界前三，創造了我國高校參賽以來的最好成績，並與國際RoboCup領域的領頭羊——美國卡耐基-梅龍大學和日本大阪大學同列三甲。

經過5天的激烈比賽，藍鷹”隊戰勝衛冕冠軍——德國brainstomers隊獲得冠軍,在全部比賽中，“藍鷹”隊僅平兩場，一場未負，一路領先直至奪冠。浙江大學隊獲得第五名。

仿真3D比賽中，“藍鷹”獲得亞軍，來自葡萄牙的隊伍獲得獲冠軍。

四腿組比賽，來自澳大利亞的Nubots和ruNSWift以及來自德國的MI(]ROSOllT HELLHOuNDS分別取得此項賽事的前三甲。清華大學的TsinghLlaHephaestus取得技術挑戰賽的第四名。

藍鷹代表中國申辦2008年機器人足球世界盃賽獲得成功，體現了科大在機器人足球領域國內無匹的地位與影響力。RoboCup2008由蘇州市人民政府和中國科技大學聯合承辦。

2006年全國機器人大賽，科大參加了2D組、3D組、四腿組、小型組比賽，蟬聯2D組冠軍，並獲得四腿組亞軍、小型組第六名、3D組第七名。

2007

2007美國亞特蘭大舉行的第11屆RoboCup世界盃賽上，中國科學技術大學派出6支代表隊，參加仿真2D、3D、四腿機器人、小型機器人等項目的比賽。榮獲3D組世界冠軍、2D組世界亞軍；四腿組首次代表中國進入實體機器人世界四強；並獲得微軟機器人組世界冠軍。綜合成績排名世界第一。

5月12日至14日，“藍鷹”隊，Mary-Anne Williams 教授的機器人團隊以及北京大學和同濟大學的機器人團隊，在蘇州獨墅湖高教區舉行了“2006蘇州國際四足機器人表演暨2006中澳自主機器人技術展蘇州站表演”。

2007中國機器人大賽暨RoboCup中國公開賽”（簡稱“大賽”）於2007年10月26日至28日在濟南西部新城區大學科技園隆重舉辦。中國科技大學“藍鷹”隊獲得了四腿組、仿真2D組和微軟組三項冠軍。至2007年，中國科大“藍鷹”2D隊是世界上攻擊力最強的隊伍，曾在第5屆和第11屆RoboCup機器人世界盃上創造了47﹕0 和49﹕0的單場最大比分紀錄。

在國內首次設立的微軟組比賽中，中國科大“藍鷹”隊優勢明顯，毫無懸念地獲得冠軍。這是中國科大“藍鷹”隊在第11屆RoboCup世界盃上榮獲微軟組第一個世界冠軍之後，又奪得了第一個全國冠軍。

2008

2008年7月，在由蘇州政府及中國科學技術大學聯合主辦、於蘇州舉行的第12界RoboCup世界盃賽上，中國科大“藍鷹”隊再次派出6支代表隊，參加仿真2D、3D、四腿機器人、小型機器人等項目的比賽。取得仿真2D亞軍、仿真3D亞軍、兩足機器人仿真第三名的好成績。

7月18日，藍鷹隊以小組第一身份晉級八強。其中，四腿組在1/4決賽時以4：1戰勝同濟大學，並以6：2打敗UTAustin，進入決賽。時Austin不服氣，找藉口說藍鷹犯規，要求重賽。19號晚上以7:0再次挫敗Austin,挺進決賽。

20日，在標準平台組四腿組、仿真2D和3D組的比賽中，又戰勝各自對手，闖入決賽。而小型和NAO止步八強。

2008年12月4日至7日，第10屆中國機器人大賽暨RoboCup公開賽於在廣東省中山市舉行。科大“藍鷹”隊獲得兩項標準平台組冠軍和三項亞軍。

教學

RoboCup機器人足球不僅是一項以足球賽為載體的前沿科學研究和高技術對抗，而且是培養21世紀信息-自動化領域創新人才的重要手段。中國科學技術大學組成的科大“藍鷹”隊 在開展前沿研究和學術競賽的同時，還在國內率先開展了相關的教學，開設了“仿真機器人足球seminar”和“自主機器人的信息處理”等課程，採用以學生為主體、以實踐為中心的教學方式，著重培養選課同學的獨立工作能力、探索精神和團隊意識。

在教學之外，還開展了一系列機器人足球課外活動，包括講座、培訓班和全校性比賽。這些活動受到了普遍歡迎，為促進科大的教學改革和素質教育，培養創新能力、實踐能力和團隊精神發揮了積極作用。

經驗

機器人足球世界盃（RoboCup）能為我們帶來什麼？當然首先是在今年為中國科學技術大學藍鷹隊帶來了冠亞軍各一項，他們也成為400多支參賽隊伍中成績最好的代表隊。但是我們的收穫還遠不只這些。

學習經驗

相互學習，是各隊來參加機器人世界盃比賽的主要目的。機器人足球世界盃賽及學術大會是國際上級別最高、規模最大、影響最廣泛的機器人足球賽事和學術會議，從1997年開始每年舉辦一次。比賽分為中型組、小型組、仿真2D（平面）組、仿真3D（立體）組、四足組、類人機器人、救援機器人幾個大類，今年還新增了家用機器人組。此外一般還會同時舉辦中小學生參加的普及系列比賽。

2000年，中科大首次參加了在澳大利亞舉行的機器人足球世界盃的仿真2D比賽。之所以選擇這個項目，據藍鷹隊指導老師陳小平教授介紹，是因為這個項目進入門檻比較低。由於賽事組織者免費提供公共軟體平台，不需要購買或製作實體機器人，學校不用花太大力氣就可以開展研究工作。陳老師說：等獲得了好的成績再申請研究經費就比較容易了。隨著比賽成績穩步提高，藍鷹隊隨後獲得了國家自然科學基金、863計畫以及學校提供的經費支持。

既然是競爭對手，那么保密工作是否破壞了大家互相學習的渠道呢？陳老師說，儘管存在這種情況，但在機器人調試和比賽過程中還是可以學到一些東西的。比如仿真2D比賽中，可以看出有的球隊利用“決策樹”模型設計的程式，由於工程量很大，所以這類球隊要么精於下底傳中，要么熱衷中路突破，難以兩頭兼顧，打法比較單調。而獲得亞軍的德國隊採用了“馬爾柯夫決策（MDP）”等算法，水平大大提高，藍鷹隊則採用了更先進的“部分可觀馬爾柯夫決策（POMDP）”等算法，實力也更加強勁。這種實戰中的學習非常重要。澳大利亞的兩隻隊伍在今年的比賽中包攬了四足機器人組的冠亞軍。這是因為他們距離很近，每一到兩個星期就要比賽一次，然後再回去改進，通過不斷積累，他們的技術已領先別人很多。

據陳老師介紹，參加過比賽的隊伍都覺得來到現場以後大開眼界，學到了很多東西，這使機器人足球比賽的水平不斷提高。

增進認識

陳老師認為，目前儘管國家的科技主管和各個高校已開始重視機器人足球世界盃，但社會的宣傳還遠遠不夠，大多數人並沒有把它視為學術前沿，而當成了像奧林匹克數學、物理一樣的簡單競賽。實際上，機器人足球賽運用了人工智慧和機器人製造兩方面技術，研製過程涉及了計算機、自動控制、感測與感知、通訊、精密機械和仿生材料等眾多學科的前沿研究與綜合集成。

儘管仿真機器人比賽不需要實體，似乎會比較簡單。其實不然，正是由於這個特點，仿真2D比賽成了考察決策水平的最高級較量場所。仿真機器人足球的研究重點是球隊的高級功能，也就是如何指揮球員在動態環境中進行合作、判斷對方跑位和戰術，並貫徹設計人員的戰術意圖。這類機器學習和決策問題也是當前人工智慧研究的熱點。

通過競賽，各種不同的新思想、新原理、新技術可以得到客觀的評價。哪個學校的人工智慧研究出色、哪個國家的機器人製作精良，光靠論文和展示並不能說明問題，最直接的方法還是要拿到同一個舞台來比一比。也就是說，機器人足球是以體育競賽為載體的前沿科研競爭和高科技對抗，同時也是展示高科技進展的視窗和促進科技成果實用化和產業化的新途徑。

目前，參加機器人足球世界盃的隊伍大多來自於高校，來自企業的很少。據陳老師解釋，這是因為企業一般希望研究在近期就能產生成果，而比賽採用的技術離實用化還有一段路要走。不過，也有技術已經轉換為了商品，比如實體機器人使用的圖像分析技術就已被開發成圖像採集卡進行銷售。此外包括微軟、索尼、SGI等大公司在內的企業也在密切關注著機器人世界盃，他們還會在比賽場館中展示自己的產品。

普及概念

不管國內還是國外，目前的機器人足球比賽研究經費主要還是來自於政府研究項目。在美、日等已開發國家，由於經濟水平較高，不僅有獲得政府或企業支持的參賽隊，還有自己掏腰包的業餘愛好者。這些力量成了機器人技術發展的土壤。

隨著2008年第12屆機器人足球世界盃在中國蘇州舉辦，我國的機器人研究也將迎來一個發展的高潮。陳老師說，目前國內研究機器人足球比賽的高校已經有上百所，但每年能參加比賽的也就10幾所，由於經費問題，沒能進入決賽的隊伍幾乎都不會出國去觀摩。如果機器人世界盃能在中國舉辦，大量愛好者都可以前去考察和學習，這將大大推動這方面的研究。

從第一架飛機上天，到人類登月，中間用了50年；從第一台電腦誕生，到深藍超級電腦打敗世界象棋冠軍，其間又是50年。以此類推，1997年第一屆機器人足球比賽在日本舉行，到了2050年，機器人或許就能夠打敗由人類組成的足球隊了。