第19届RoboCup收获和启发

陈小平

（第19届RoboCup机器人世界杯及学术大会总主席,中国科学技术大学教授，合肥，230027）

第19届RoboCup收获和启发

陈小平

（第19届RoboCup机器人世界杯及学术大会总主席,中国科学技术大学教授，合肥，230027）

本文对第19届RoboCup机器人世界杯及学术大会的主要内容进行概括性介绍，对这一全球机器人盛会的意义、收获和启发加以初步梳理。我国在本届机器人世界杯赛中不仅取得了历史最好成绩，而且首次启动了“超越‘赶超’”的进程。在相关的产业化研讨中，提出了一些值得注意的新观点和新判断。

第19届RoboCup机器人世界杯赛及学术大会（RoboCup2015）于7月17-23日在合肥成功举办。此次大赛由合肥市人民政府和RoboCup中国委员会联合承办，除常规的比赛和学术大会之外，首次举办了“机器人世界杯产业峰会”、“机器人创新体验区”和“服务机器人精确测试研讨会”等多项特色活动，来自47个国家和地区的正式代表3000余人参加了比赛和各项活动，其中国外代表2000余人。

图1 RoboCup@Home比赛场地 （李翔摄）

图2 服务机器人精确测试场地 （李翔摄）

图3 RoboCup@Work场地 （李翔摄）

一、概况与收获

RoboCup机器人世界杯是全球机器人专业竞赛中规模最大、影响最广的赛事，也是全球大规模机器人竞赛中专业性最强、水平最高的赛事。

RoboCup机器人世界杯的主体活动是专业组比赛，分为“机器人足球”、“救援机器人”和“服务机器人”三大系列。此外还设立了“青少年组”比赛。本届世界杯对参赛队数量进行了比以往更严格的控制，共有353支队伍通过预选获得参赛资格。经过激烈角逐，中国军团共获得12个奖杯（4金、4银、4铜），仅次于德国名列总分第二，是我国自2000年首次参赛以来成绩最好的一届。

经过激烈角逐，中国科大获得“服务机器人精确测试”和“仿真2D”两项第一名，同时获得家庭机器人组主体测试第一名和决赛第二名。浙江大学获得人形组Kidsize第二名和小型组第三名。上海交通大学获得“服务机器人精确测试”第二名。北京信息科技大学获得中型组第一名，北京工业大学获得第三名。东南大学获得救援仿真第三名。我国其他多所高校进入8强。进入8强的中国团队数量，接近以往在外国举办的历届比赛中我国参赛队伍总数。还有一些国内高校首次获得参加RoboCup机器人世界杯的机会。按大项成绩计算，中科大在所有参赛单位中排名总成绩第一。这是中科大继2007和2014年之后第三次获得总成绩第一，进一步加强了在本领域的领头羊地位。这一切表明，经过本届世界杯，我国在本领域的整体水平有了明显提高，对推动我国机器人科研、加强机器人领域高级

人才培养、促进成果转化，产生了积极作用。

合肥市首次承办如此大规模的国际学术活动。市委、市政府主要领导高度重视，相关部门全力以赴，保证了本届机器人世界杯的成功举办，极大地提升了合肥的全球知名度和美誉度。

以国内为主的30余家企业和科研院所参与了本届世界杯的展览、服务和其他有关活动。英特尔、安徽国购机器人公司、科大讯飞、安徽江汽、万家热线、合肥淩翔科技、安徽技术进出口公司等企业展示了各自的相关产品，中科院合肥物质研究院展示了无人车、传感器及外骨骼机器人等装备和技术。

图4 中型组比赛 (李翔摄)

图5 仿真机器人比赛场地 （李翔摄）

图6 青少年场馆 （刘斐摄）

图7 费斯托物流机器人比赛 （余耀摄）

二、竞赛内容与目的

本届机器人世界杯共使用了两个场馆。主场馆为安徽国际会展中心，比赛面积2万m2（图1-图5），会议及配套服务面积约8000m2。青少年比赛场馆为合肥奥体中心篮球馆（图6），比赛面积约3000m2，看台可容纳观众7000人。

专业组三大系列包含11个大项，分别为：机器人足球（1997年开始设立），包括仿真机器人、小型机器人、中型机器人、人形机器人和人形标准平台；机器人救援（2003年开始设立），包括救援仿真和救援机器人；服务机器人（2006年开始设立），包括RoboCup@Home（面向家庭服务机器人）、RoboCup@Work（面向智能装配）、Festo Logistics（面向工业物流，图7）和服务机器人精确测试。

RoboCup国际联合会成立之初提出下列目标：2050年前后，自主机器人足球队战胜人类足球冠军队。这一极具号召力的目标吸引了大批研究者和青少年学生。然而，这个“长期目标”转换到中文语境中，应理解为一种“手段”而非目的。这项事业的根本目的不是让机器人与人类对抗，恰恰相反，是要让机器人为人类服务，与人类长期共存。“救援机器人系列”和“服务机器人系列”的设立正体现了这个根本宗旨。同时也反映出，随着认识的深入，21世纪的机器人研究已经跨越了早期对机器人底层技术的聚焦，逐步将重心扩展到具有更强应用需求的服务机器人和特种机器人领域。

服务机器人系列中的4项比赛都有明确的应用目标，比赛针对这些目标开展关键技术研究和大规模对比性检验。RoboCup@Home比赛通常包含7-11个标准测试，分别考察家庭环境中智能服务机器人的关键技术，大部分测试涉及家务等常规应用（图8、图9），少量测试涉及紧急情况应对（图10）。RoboCup@Work面向智能机器人在工业中的应用，比如智能装配（图11），通过5个测试

考察参赛机器人的性能。目前，RoboCup@Work和Festo Logistics比赛参赛队较少，国内只有中科大“可佳工人”队参加了RoboCup@Work比赛，并获得第四名。

救援机器人比赛以灾难情况下幸存者搜救为主要目的，目前采用模拟环境（图12、图13），对机器人在恶劣复杂环境中的运动、感知和控制提出了特殊要求。同时设立了救援仿真比赛，从软件层面重点研究相关的核心技术。

机器人足球系列比赛目前重点关注机器人硬件和底层控制-感知技术，以及多机器人系统的合作与对抗（图14-图16）。在本届机器人世界杯人形机器人比赛中，首次引进了人工草坪（图17），这是对人形机器人环境适应能力的一项全新要求。

与比赛同时举办的年度RoboCup学术大会是主体活动之一。在本届学术大会上，国家自然科学基金委副主任、工程院院士高文应邀做了主旨报告，介绍了国家基金委与机器人相关的重大课题情况，以及高院士团队在机器视觉方面的创新成果。报告吸引了大量与会者，并引起热烈反响。

图8 家庭服务机器人比赛 （王展翅摄）

图9 可佳机器人在比赛中 （王展翅摄）

图10 可佳机器人在emergence测试中 （王展翅摄）

图11 ‘可佳工人’在@Work组比赛中 （王展翅摄）

三、超越“赶超”

本届机器人世界杯是继2008年之后，第二次在我国举办，也是同一个核心策划团队第二次承办，这在RoboCup机器人世界杯20年历史（1997-2016）中是独一无二的。

借助2008年苏州世界杯的经验，本届世界杯引入了前所未有的新元素。如果说，争取好成绩是在现有赛场上“赶超世界先进水平”，那么设立新的比赛项目和活动内容，则属于赛场建设的范畴。2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会上讲话指出：“抓住新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，就是要在新赛场建设之初就加入其中，甚至主导一些赛场建设，从而使我们成为新的竞赛规则的重要制定者、新的竞赛场地的重要主导者。”

本届机器人世界杯上，由中科大牵头，联合美国卡内基-梅隆大学、新加坡国立大学等国内外高校，设立了“服务机器人精确测试”项目（图18、图19），并首次在实体机器人比赛中引进自动裁判系统。该裁判系统由中科大研发，在先进的“运动捕捉”装备的基础上，对服务机器人的行为和性能进行精确的自动测量和评价。这套自动裁判系统的价值远远超越比赛本身，对于提升服务机器人和特种机器人的科研水平以及产业化，都具有重大意义。

“服务机器人精确测试”的另一个鲜明特色，是首次对参赛机器人的硬件成本进行了限制，成本过高的机器人不能参赛。RoboCup机器人世界杯创办19年来，特别是

2006年设立服务机器人项目的十周年中，对机器人的硬件成本从未提出要求，导致“拼硬件”成为一股不小的潮流，从而对国产机器人零部件形成了事实上的“禁用”。但实际情况却是，国产机器人零部件发展至今，虽然用于工业机器人存在较大差距，但用于服务机器人和部分特种机器人，不仅有价格优势，而且性能差距不大。因此，把成本因素引入比赛规则，不仅有利于推进服务机器人和特种机器人科研与产业化的衔接，而且有利于改变国产机器人零部件的生存环境，为国产服务机器人和部分特种机器人开辟崭新的发展空间。在比赛中，中科大利用国产零部件研发的可佳低成本移动平台获得第一名，也从一个侧面证实了在服务机器人研制中使用国产零部件的发展潜力。

在开展“服务机器人精确测试”比赛的同时，还举办了“服务机器人精确测试研讨会”，会议引起了大家极大关注。RoboCup前主席、AAAI主席、卡内基-梅隆大学讲席教授Manuela Veloso，RSS2015程序委员会主席、新加坡国立大学教授David Hsu，RoboCup前主席、意大利Sapienza大学教授Daniele Nardi，英特尔中国研究院院长吴甘沙，IROS2015大会主席、德国汉堡大学教授张建伟，意大利Padua大学教授Enrico Pagello，微软亚洲研究院吴国斌，RoboCup2015总主席、中科大教授陈小平等，在研讨会上做了精彩报告。国际著名机器人专家、瑞士苏黎世大学教授Rolf Pfeifei、上海交通大学教授陈卫东等约100名世界著名学者出席了研讨会。

图12 救援机器人比赛场地 （李翔摄）

图13 救援机器人比赛 （余耀摄）

图14 人形机器人比赛 （余耀摄）

图15 人形标准平台组比赛 （王展翅摄）

四、态势、途径与发展模式

在本届机器人世界杯期间，通过产业峰会等形式，来自国内外知名企业、高校和组织的专家、学者，对机器人产业发展的相关问题进行了广泛、热烈的交流与探讨。本文着重介绍下列三方面的情况。

1. 机器人发展态势。

高文院士在接受媒体采访中指出：我国在传统机器人领域存在一定差距，那是因为起步较晚，“但是新型机器人不见得落后”。这个观点不仅得到了比赛结果的强有力支持，而且为我国机器人科研及产业化指出了一个新方向。此外，英特尔机器人创新中心总经理、物联网事业部副总裁倪建安，国际人工智能联合会主席Manuela M. Veloso，欧洲机器人学会副理事长Rainer Bischoff，2015世界人工智能联合大会程序委员会主席杨强，2015世界机器人大会秘书长徐晓兰等，分别在峰会演讲中分析了机器人产业发展态势，对广阔的发展前景给予充分肯定。

2. 推广途径。

与会者在对前景一致看好的同时，对于服务机器人和特种机器人的应用推广途径存在不同认识。相对而言，国外企业和行业协会等组织的视野似乎更宽阔一些，对于如

何联接机器人科研与产业化，具有更加清醒、完整的认识，并开始形成清晰的战略规划，一些先行者已经大有收获。例如，目前全球最大的服务机器人厂商Aldebaran，就是从RoboCup机器人世界杯赛中孵化出来的，目前成为国际服务机器人产业化中最著名的成功案例。工业机器人龙头企业之一的库卡公司，其研发总监Bischoff在峰会上做了题为“Designing robot competitions with a benefit for the industry - the KUKA perspective”的演讲，指出库卡公司同样把机器人竞赛视为从研究到产业化的重要通道之一，而不仅仅视为检验评估研究成果、培养人才和营造氛围的手段。

3. 发展模式。

陈小平教授在峰会演讲中对“机器人时代”的发展模式提出了一个新判断。他认为，当前的“网络时代”建立在“创意为主的发展模式”之上。例如，“微信”、“微博”等网络服务以及线上线下结合的“电商”带来了巨大的经济和社会效益，却不需要本质性的技术创新。而之前的“计算机时代”则大为不同，是以大规模集成电路等技术突破为必要条件，以一系列图灵奖获奖工作为理论或技术基础的，因此属于“创新为主的发展模式”。

当前，一个新的选择题摆在我们面前：机器人产业的发展模式是延续“创意为主”，还是回归“创新为主”？陈小平认为：二者都不是，而是一种创新与创意并重的发展模式。其根本原因在于，人类在机器人应用中面临的科学技术挑战的难度，甚至高于计算机领域。计算机产业化的“成功秘诀”之一是“标准化”，而计算机的标准化不仅意味着所有计算机都可以统一到一个“标准”之下，而且更重要地，意味着每一台（普通）计算机的内部运作与其存在环境是本质无关的。可是，这种“环境无关性”对传统工业机器人以外的其他种类机器人是不成立的。因此，机器人时代的真正建立，不仅需要像计算机时代那样进行根本性的科技创新，也需要像网络时代那样创意新的商业模式，而且需要通过创新和创意，极大地简化各种应用问题，以有效地降低科技创新的难度，保证新技术的应用可行性。

图16 小型组比赛 （王展翅摄）

图17 人工草坪 （刘斐摄）

图18 服务机器人精确测试场地 （刘斐摄）

图19 服务机器人精确测试比赛 （王展翅摄）

五、结 语

第19 届RoboCup机器人世界杯的收获是巨大的。与历届相比，本届大会注入了更多新元素，打上了十分鲜明的中国特色，不仅国内参赛队在比赛中取得了历史最好成绩，而且首次启动了“超越‘赶超’”的进程。此外，新增“机器人世界杯产业峰会”等内容，大大加强了“RoboCup机器人世界杯”这一原本纯学术性的大型国际活动与机器人产业化的联系与互动，研讨中提出的一些值得注意的新观察和新判断，激励更多学者进行新思考和新行动。