今年夏天，在巴西举办的2014年RoboCup机器人世界杯比赛上，浙江大学和中国科技大学等高等学府的团队喜获佳绩;进入8月，2014年的国际空中机器人大赛亚太赛区的赛事，又在山东省开幕，并启用这一赛事的第七版规则。在这些新闻事件背后，我们可以读出一个事实：今天应用于竞赛的技术，或许就会在明天的机器人产品中得到广泛使用，让全世界的机器人产业，乃至千千万万普通人的生活都深受其利。

　　机器人“服务生”比拼才艺

　　今年7月底，在巴西举办的RoboCup机器人世界杯比赛上，中国科学技术大学自主研发的“可佳”智能服务机器人，成为中国第一种在国际服务机器人标准测试中排名第一的机器人。这一佳绩，标志着中国服务机器人研发取得了历史性突破。同时，中国科技大学在多机器人2D仿真比赛中蝉联冠军，还获得了多机器人2D仿真比赛“自由挑战”赛的第一名。

　　据携带“可佳”参赛的中国科学技术大学机器人团队“蓝鹰队”介绍，“科佳”参加的项目包括了RoboZoo(机器人动物园)、Emergency(急救模拟)、Party(派对服侍)、Restaurant(餐饮服侍)、Final(自由展示决赛)等9个分项，分别考验机器人在不同方面的技能。在这些项目当中，有不少都是对机器人能否走进人类家庭的“关键性考验”。

　　比如说，Party项目是模仿家庭聚会中的一个场景，机器人帮助主人招待客人，期间可能会有多个客人同时想让机器人帮忙拿饮料或者找小吃的情况。这时候，机器人就要同时听多个人说话，分析出他们的需求，再把每个人所想要的东西给他们拿过来。从技术上讲，这需要涉及到机器人在家庭环境中的运动，识别不同的人脸，还要抓取不同的物品，以及分析理解客人所说的句子等。而且，在这个项目中，“客人”是可以随意移动位置的，就像在真正的派对上一样。机器人在拿到物品后，还要“懂得”找房间内的人，并识别人脸，然后递上指定的物品。

　　Restaurant项目则是进入一个类似于超市或餐馆后厨的环境，而且这个环境对机器人是完全陌生的。此后，由人告诉机器人自己需要什么物品，以及这个物品在场景中的位置，然后让机器人帮忙拾取。这个项目的难点在于“多房间寻觅”，也就是让机器人在没有建模的情况下，自动为场景中的一个个房间建立起大致的地图，并据此进行路径规划。不仅如此，机器人还要通过激光雷达避开室内摆放的异物，并走进指定的房间拿到物品。

　　除了赛场对机器人来说是个“黑箱”之外，这个项目的另一大难点，就是一部分物品是机器人不易抓取的。指定机器人抓取的物品不一定放在普通的平面上，形状也可能是奇形怪状的，包括大塑料瓶装的和铝易拉罐装等不同规格的饮料，薯片一类装在塑料袋里的零食等等。为了满足赛事需求，“可佳”的手被设计成了一个夹持器，只有两根“手指”，小的物品用“捏”的方式抓取，大的物品则用“夹”的方式抓取。

　　Emergency 项目是模拟对受伤的人体进行急救，这也是目前伺服机器人需要具备的一项能力。具体来说，如果房间中的老人或者突发病人突然倒地，机器人就必须要能立刻发现，并提供一定的医疗帮助。受制于目前的机器人技术，Emergency 项目主要还是考验机器人发现病人的能力，以及送上急救药物和报警、通知病人家属的能力。通过机器人上安装的摄像头，还有判断人体体位的Kinect传感器，“可佳”可以有效地判断周围是否有人突然倒地。

　　Final项目没有具体题目，可以说是给每个队的机器人展示才艺的环节。“可佳”展现的是倒咖啡、(给咖啡)加糖、拿小吃(一台机器人指挥另一台)这3个功能。在这一套动作中，最困难的是两个机器人相互配合的拧瓶盖。这是因为，拧瓶盖的动作需要两个机器人互相通信，以及精确地打开瓶盖。由于两个机器人的相对位置每次都不一样，这就需要机器人自己实时调整状态，方能完成如此精密的动作。

　　虽然“可佳”在国际大赛上斩获佳绩，但现在看来，这种机器人还只是相当于样机，距离产品化要解决很多问题，比如成本和通用性。在未来，研究团队还会对它进行改进，让它的“本领”更加强大，性能也更加稳定。

　　机器人足球成功卫冕

　　虽然中国足球在国际赛事上往往成绩不佳，但在机器人足球领域，中国仍然有值得骄傲的成绩。在巴西举办的RoboCup机器人世界杯比赛上，浙江大学的ZJUNlict团队就成功卫冕了小型机器人组的冠军。

　　就像在人类的足球比赛中，主教练不能亲自上场踢球一样，机器人足球的整场比赛也是计算机程序自行完成的，除非请求暂停并获得裁判批准，否则不能人工干预程序。ZJUNlict团队介绍说，在机器人足球赛事上，场地上方的两个摄像头会将对阵双方机器人的准确位置公布出来。而机器人所有的决策都是由(场边)计算机的程序来控制，通过无线信号(但不是WiFi)发送给机器人，成为决定机器人行动的指令。

　　比如说，在得到双方机器人的位置之后，己方计算机就要通过算法得出对方的速度，进而对对方的机器人做出行为预测，再进行一定程度上的反应，比如控制其从某点到某点的移动，及完成抢球、传球等动作。具体来说，己方的计算机会先根据对方机器人的定位朝向，套用事先准备好的“阵型”，再根据对方具体的位置和速度，选择相应队员去盯防或绕开，根据角色不同做出相应不同的动作。在比赛时，计算机还会根据赛场的得分，为机器人选择不同的策略，如果比分落后，就会采用进攻为主的策略;如果比分领先，则会比较保守，防止丢分。这是因为，指挥机器人的计算机能接收裁判的指令，从而让机器人“知道”自己是否进球，以及场上的比分。

　　尽管足球机器人这一套系统距离日常生活较远，但在ZJUNlict团队看来，发展这种比赛机器人仍有其独特的价值。这种机器人是一个很好的技术平台，很多技术可以在未来输出给服务类或者其他机器人使用，比如对机器人运动方向和速度的规划，即是其中之一。服务类机器人在行走的时候几乎一定会面临障碍，想要让它们“学会”避开环境中的人和障碍物，就要从足球机器人的技术中寻求灵感和支持。

　　没有赢家却赢下未来

　　在机器人竞赛领域，RoboCup机器人世界杯并非唯一的国际顶级赛事。使用四旋翼或其他一些无人机进行的国际空中机器人大赛，也同样引人注目。创始于1990年的“国际空中机器人大赛”，在2012年首次设立亚太赛区的竞赛，到今年已是第三届。

　　关于这一赛事，本刊曾在2012年8月13日，以《没有赢家的无人机大赛》为题做过报道。之所以“没有赢家”，是因为这项赛事自1990年创立以来，每一次任务(竞赛题目)，都保持着让当时的机器人和无人机研发人员乍舌的超高难度。如果当年没有队伍完成任务，则下一年继续比赛，奖金也累积到下一年，因为并非每年都会出现“赢家”。而只要有一支参赛队完成任务，那么下一年比赛组织者就会设计新的任务，也就是让比赛进入“下一代”。但如果在某一年里，有多支参赛队伍都完成了任务，那么只有用时最短的队伍会获得奖金，而其他完成任务的队伍则会获得1000美元的奖励，也就是退还他们缴纳的报名费。

　　自1990年创立到2013年，“国际空中机器人大赛”只经历了6代任务。第一代任务是让无人直升机(机器人)自主地将金属圆盘从赛场一段移动到另一端。在那个电脑技术远没有现在发达的年代，这样的任务被认为是“不可能完成的”。但在1995年，斯坦福大学就完成了这个任务，并取得了此前累积的全部奖金。

　　在20多年的历程中，只有第四代任务冲破了这一“定例”。这一任务的内容让无人机潜入某个建筑，朝指定位置拍一张照片再回来。自2001年设立以来，持续进行了8年，到2008年时，有多支队伍都完成了任务，但没有一支在指定时间内完成，根据规则本应全部判为失败。但所有的参赛队都认为再竞争下去已经没有意义，因此所有完成任务的队伍根据比赛用时排序，依次分配了累积下来的8万美元奖金，并开启了第五代任务。但这一代任务只是在第四代任务的基础上进行了微小的改变，因此当年就被攻克，而后被2010年设置的第六代任务取代。2013年，第六代任务也被攻克，第七代任务随之启动。相比于此前的6代任务，第七代任务加入了全新的元素，也就是不再由空中机器人唱“独角戏”，而是由它与地面机器人进行互动，并避免地面机器人被别的空中机器人夺走，就像牧羊犬看护羊群防止野狼袭击一样。

　　这一赛事的创始人，美国佐治亚理工大学的罗伯特?米切尔森教授说：“这项赛事的目的，不是重先前已实现的技术，而是开辟空中机器人技术的新领域。在我1990年倡议设立这项赛事的时候，许许多多的人都认为当年设置的任务在短时期内是难以由机器人(无人机)来完成的;1996年启动的以清理核生化废料场为主题的第二代任务也是如此。但每一代任务的完成，都将空中机器人的某些技术的水平提到了新的高度。可以说，每一代任务完成之后，全世界都会受惠于与之相关的技术进步。”