陳小平

（第19屆RoboCup機(jī)器人世界杯及學(xué)術(shù)大會總主席,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，合肥，230027）

第19屆RoboCup收獲和啟發(fā)

陳小平

（第19屆RoboCup機(jī)器人世界杯及學(xué)術(shù)大會總主席,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，合肥，230027）

本文對第19屆RoboCup機(jī)器人世界杯及學(xué)術(shù)大會的主要內(nèi)容進(jìn)行概括性介紹，對這一全球機(jī)器人盛會的意義、收獲和啟發(fā)加以初步梳理。我國在本屆機(jī)器人世界杯賽中不僅取得了歷史最好成績，而且首次啟動了“超越‘趕超’”的進(jìn)程。在相關(guān)的產(chǎn)業(yè)化研討中，提出了一些值得注意的新觀點(diǎn)和新判斷。

第19屆RoboCup機(jī)器人世界杯賽及學(xué)術(shù)大會（RoboCup2015）于7月17-23日在合肥成功舉辦。此次大賽由合肥市人民政府和RoboCup中國委員會聯(lián)合承辦，除常規(guī)的比賽和學(xué)術(shù)大會之外，首次舉辦了“機(jī)器人世界杯產(chǎn)業(yè)峰會”、“機(jī)器人創(chuàng)新體驗區(qū)”和“服務(wù)機(jī)器人精確測試研討會”等多項特色活動，來自47個國家和地區(qū)的正式代表3000余人參加了比賽和各項活動，其中國外代表2000余人。

圖1 RoboCup@Home比賽場地 （李翔攝）

圖2 服務(wù)機(jī)器人精確測試場地 （李翔攝）

圖3 RoboCup@Work場地 （李翔攝）

一、概況與收獲

RoboCup機(jī)器人世界杯是全球機(jī)器人專業(yè)競賽中規(guī)模最大、影響最廣的賽事，也是全球大規(guī)模機(jī)器人競賽中專業(yè)性最強(qiáng)、水平最高的賽事。

RoboCup機(jī)器人世界杯的主體活動是專業(yè)組比賽，分為“機(jī)器人足球”、“救援機(jī)器人”和“服務(wù)機(jī)器人”三大系列。此外還設(shè)立了“青少年組”比賽。本屆世界杯對參賽隊數(shù)量進(jìn)行了比以往更嚴(yán)格的控制，共有353支隊伍通過預(yù)選獲得參賽資格。經(jīng)過激烈角逐，中國軍團(tuán)共獲得12個獎杯（4金、4銀、4銅），僅次于德國名列總分第二，是我國自2000年首次參賽以來成績最好的一屆。

經(jīng)過激烈角逐，中國科大獲得“服務(wù)機(jī)器人精確測試”和“仿真2D”兩項第一名，同時獲得家庭機(jī)器人組主體測試第一名和決賽第二名。浙江大學(xué)獲得人形組Kidsize第二名和小型組第三名。上海交通大學(xué)獲得“服務(wù)機(jī)器人精確測試”第二名。北京信息科技大學(xué)獲得中型組第一名，北京工業(yè)大學(xué)獲得第三名。東南大學(xué)獲得救援仿真第三名。我國其他多所高校進(jìn)入8強(qiáng)。進(jìn)入8強(qiáng)的中國團(tuán)隊數(shù)量，接近以往在外國舉辦的歷屆比賽中我國參賽隊伍總數(shù)。還有一些國內(nèi)高校首次獲得參加RoboCup機(jī)器人世界杯的機(jī)會。按大項成績計算，中科大在所有參賽單位中排名總成績第一。這是中科大繼2007和2014年之后第三次獲得總成績第一，進(jìn)一步加強(qiáng)了在本領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊地位。這一切表明，經(jīng)過本屆世界杯，我國在本領(lǐng)域的整體水平有了明顯提高，對推動我國機(jī)器人科研、加強(qiáng)機(jī)器人領(lǐng)域高級

人才培養(yǎng)、促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了積極作用。

合肥市首次承辦如此大規(guī)模的國際學(xué)術(shù)活動。市委、市政府主要領(lǐng)導(dǎo)高度重視，相關(guān)部門全力以赴，保證了本屆機(jī)器人世界杯的成功舉辦，極大地提升了合肥的全球知名度和美譽(yù)度。

以國內(nèi)為主的30余家企業(yè)和科研院所參與了本屆世界杯的展覽、服務(wù)和其他有關(guān)活動。英特爾、安徽國購機(jī)器人公司、科大訊飛、安徽江汽、萬家熱線、合肥淩翔科技、安徽技術(shù)進(jìn)出口公司等企業(yè)展示了各自的相關(guān)產(chǎn)品，中科院合肥物質(zhì)研究院展示了無人車、傳感器及外骨骼機(jī)器人等裝備和技術(shù)。

圖4 中型組比賽 (李翔攝)

圖5 仿真機(jī)器人比賽場地 （李翔攝）

圖6 青少年場館 （劉斐攝）

圖7 費(fèi)斯托物流機(jī)器人比賽 （余耀攝）

二、競賽內(nèi)容與目的

本屆機(jī)器人世界杯共使用了兩個場館。主場館為安徽國際會展中心，比賽面積2萬m2（圖1-圖5），會議及配套服務(wù)面積約8000m2。青少年比賽場館為合肥奧體中心籃球館（圖6），比賽面積約3000m2，看臺可容納觀眾7000人。

專業(yè)組三大系列包含11個大項，分別為：機(jī)器人足球（1997年開始設(shè)立），包括仿真機(jī)器人、小型機(jī)器人、中型機(jī)器人、人形機(jī)器人和人形標(biāo)準(zhǔn)平臺；機(jī)器人救援（2003年開始設(shè)立），包括救援仿真和救援機(jī)器人；服務(wù)機(jī)器人（2006年開始設(shè)立），包括RoboCup@Home（面向家庭服務(wù)機(jī)器人）、RoboCup@Work（面向智能裝配）、Festo Logistics（面向工業(yè)物流，圖7）和服務(wù)機(jī)器人精確測試。

RoboCup國際聯(lián)合會成立之初提出下列目標(biāo)：2050年前后，自主機(jī)器人足球隊?wèi)?zhàn)勝人類足球冠軍隊。這一極具號召力的目標(biāo)吸引了大批研究者和青少年學(xué)生。然而，這個“長期目標(biāo)”轉(zhuǎn)換到中文語境中，應(yīng)理解為一種“手段”而非目的。這項事業(yè)的根本目的不是讓機(jī)器人與人類對抗，恰恰相反，是要讓機(jī)器人為人類服務(wù)，與人類長期共存?！熬仍畽C(jī)器人系列”和“服務(wù)機(jī)器人系列”的設(shè)立正體現(xiàn)了這個根本宗旨。同時也反映出，隨著認(rèn)識的深入，21世紀(jì)的機(jī)器人研究已經(jīng)跨越了早期對機(jī)器人底層技術(shù)的聚焦，逐步將重心擴(kuò)展到具有更強(qiáng)應(yīng)用需求的服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人領(lǐng)域。

服務(wù)機(jī)器人系列中的4項比賽都有明確的應(yīng)用目標(biāo)，比賽針對這些目標(biāo)開展關(guān)鍵技術(shù)研究和大規(guī)模對比性檢驗。RoboCup@Home比賽通常包含7-11個標(biāo)準(zhǔn)測試，分別考察家庭環(huán)境中智能服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，大部分測試涉及家務(wù)等常規(guī)應(yīng)用（圖8、圖9），少量測試涉及緊急情況應(yīng)對（圖10）。RoboCup@Work面向智能機(jī)器人在工業(yè)中的應(yīng)用，比如智能裝配（圖11），通過5個測試

考察參賽機(jī)器人的性能。目前，RoboCup@Work和Festo Logistics比賽參賽隊較少，國內(nèi)只有中科大“可佳工人”隊參加了RoboCup@Work比賽，并獲得第四名。

救援機(jī)器人比賽以災(zāi)難情況下幸存者搜救為主要目的，目前采用模擬環(huán)境（圖12、圖13），對機(jī)器人在惡劣復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動、感知和控制提出了特殊要求。同時設(shè)立了救援仿真比賽，從軟件層面重點(diǎn)研究相關(guān)的核心技術(shù)。

機(jī)器人足球系列比賽目前重點(diǎn)關(guān)注機(jī)器人硬件和底層控制-感知技術(shù)，以及多機(jī)器人系統(tǒng)的合作與對抗（圖14-圖16）。在本屆機(jī)器人世界杯人形機(jī)器人比賽中，首次引進(jìn)了人工草坪（圖17），這是對人形機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)能力的一項全新要求。

與比賽同時舉辦的年度RoboCup學(xué)術(shù)大會是主體活動之一。在本屆學(xué)術(shù)大會上，國家自然科學(xué)基金委副主任、工程院院士高文應(yīng)邀做了主旨報告，介紹了國家基金委與機(jī)器人相關(guān)的重大課題情況，以及高院士團(tuán)隊在機(jī)器視覺方面的創(chuàng)新成果。報告吸引了大量與會者，并引起熱烈反響。

圖8 家庭服務(wù)機(jī)器人比賽 （王展翅攝）

圖9 可佳機(jī)器人在比賽中 （王展翅攝）

圖10 可佳機(jī)器人在emergence測試中 （王展翅攝）

圖11 ‘可佳工人’在@Work組比賽中 （王展翅攝）

三、超越“趕超”

本屆機(jī)器人世界杯是繼2008年之后，第二次在我國舉辦，也是同一個核心策劃團(tuán)隊第二次承辦，這在RoboCup機(jī)器人世界杯20年歷史（1997-2016）中是獨(dú)一無二的。

借助2008年蘇州世界杯的經(jīng)驗，本屆世界杯引入了前所未有的新元素。如果說，爭取好成績是在現(xiàn)有賽場上“趕超世界先進(jìn)水平”，那么設(shè)立新的比賽項目和活動內(nèi)容，則屬于賽場建設(shè)的范疇。2014年6月9日，習(xí)近平總書記在兩院院士大會上講話指出：“抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大機(jī)遇，就是要在新賽場建設(shè)之初就加入其中，甚至主導(dǎo)一些賽場建設(shè)，從而使我們成為新的競賽規(guī)則的重要制定者、新的競賽場地的重要主導(dǎo)者。”

本屆機(jī)器人世界杯上，由中科大牽頭，聯(lián)合美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等國內(nèi)外高校，設(shè)立了“服務(wù)機(jī)器人精確測試”項目（圖18、圖19），并首次在實體機(jī)器人比賽中引進(jìn)自動裁判系統(tǒng)。該裁判系統(tǒng)由中科大研發(fā)，在先進(jìn)的“運(yùn)動捕捉”裝備的基礎(chǔ)上，對服務(wù)機(jī)器人的行為和性能進(jìn)行精確的自動測量和評價。這套自動裁判系統(tǒng)的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越比賽本身，對于提升服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人的科研水平以及產(chǎn)業(yè)化，都具有重大意義。

“服務(wù)機(jī)器人精確測試”的另一個鮮明特色，是首次對參賽機(jī)器人的硬件成本進(jìn)行了限制，成本過高的機(jī)器人不能參賽。RoboCup機(jī)器人世界杯創(chuàng)辦19年來，特別是

2006年設(shè)立服務(wù)機(jī)器人項目的十周年中，對機(jī)器人的硬件成本從未提出要求，導(dǎo)致“拼硬件”成為一股不小的潮流，從而對國產(chǎn)機(jī)器人零部件形成了事實上的“禁用”。但實際情況卻是，國產(chǎn)機(jī)器人零部件發(fā)展至今，雖然用于工業(yè)機(jī)器人存在較大差距，但用于服務(wù)機(jī)器人和部分特種機(jī)器人，不僅有價格優(yōu)勢，而且性能差距不大。因此，把成本因素引入比賽規(guī)則，不僅有利于推進(jìn)服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人科研與產(chǎn)業(yè)化的銜接，而且有利于改變國產(chǎn)機(jī)器人零部件的生存環(huán)境，為國產(chǎn)服務(wù)機(jī)器人和部分特種機(jī)器人開辟嶄新的發(fā)展空間。在比賽中，中科大利用國產(chǎn)零部件研發(fā)的可佳低成本移動平臺獲得第一名，也從一個側(cè)面證實了在服務(wù)機(jī)器人研制中使用國產(chǎn)零部件的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在開展“服務(wù)機(jī)器人精確測試”比賽的同時，還舉辦了“服務(wù)機(jī)器人精確測試研討會”，會議引起了大家極大關(guān)注。RoboCup前主席、AAAI主席、卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)講席教授Manuela Veloso，RSS2015程序委員會主席、新加坡國立大學(xué)教授David Hsu，RoboCup前主席、意大利Sapienza大學(xué)教授Daniele Nardi，英特爾中國研究院院長吳甘沙，IROS2015大會主席、德國漢堡大學(xué)教授張建偉，意大利Padua大學(xué)教授Enrico Pagello，微軟亞洲研究院吳國斌，RoboCup2015總主席、中科大教授陳小平等，在研討會上做了精彩報告。國際著名機(jī)器人專家、瑞士蘇黎世大學(xué)教授Rolf Pfeifei、上海交通大學(xué)教授陳衛(wèi)東等約100名世界著名學(xué)者出席了研討會。

圖12 救援機(jī)器人比賽場地 （李翔攝）

圖13 救援機(jī)器人比賽 （余耀攝）

圖14 人形機(jī)器人比賽 （余耀攝）

圖15 人形標(biāo)準(zhǔn)平臺組比賽 （王展翅攝）

四、態(tài)勢、途徑與發(fā)展模式

在本屆機(jī)器人世界杯期間，通過產(chǎn)業(yè)峰會等形式，來自國內(nèi)外知名企業(yè)、高校和組織的專家、學(xué)者，對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)問題進(jìn)行了廣泛、熱烈的交流與探討。本文著重介紹下列三方面的情況。

1. 機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢。

高文院士在接受媒體采訪中指出：我國在傳統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域存在一定差距，那是因為起步較晚，“但是新型機(jī)器人不見得落后”。這個觀點(diǎn)不僅得到了比賽結(jié)果的強(qiáng)有力支持，而且為我國機(jī)器人科研及產(chǎn)業(yè)化指出了一個新方向。此外，英特爾機(jī)器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理、物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部副總裁倪建安，國際人工智能聯(lián)合會主席Manuela M. Veloso，歐洲機(jī)器人學(xué)會副理事長Rainer Bischoff，2015世界人工智能聯(lián)合大會程序委員會主席楊強(qiáng)，2015世界機(jī)器人大會秘書長徐曉蘭等，分別在峰會演講中分析了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，對廣闊的發(fā)展前景給予充分肯定。

2. 推廣途徑。

與會者在對前景一致看好的同時，對于服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人的應(yīng)用推廣途徑存在不同認(rèn)識。相對而言，國外企業(yè)和行業(yè)協(xié)會等組織的視野似乎更寬闊一些，對于如

何聯(lián)接機(jī)器人科研與產(chǎn)業(yè)化，具有更加清醒、完整的認(rèn)識，并開始形成清晰的戰(zhàn)略規(guī)劃，一些先行者已經(jīng)大有收獲。例如，目前全球最大的服務(wù)機(jī)器人廠商Aldebaran，就是從RoboCup機(jī)器人世界杯賽中孵化出來的，目前成為國際服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化中最著名的成功案例。工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)之一的庫卡公司，其研發(fā)總監(jiān)Bischoff在峰會上做了題為“Designing robot competitions with a benefit for the industry - the KUKA perspective”的演講，指出庫卡公司同樣把機(jī)器人競賽視為從研究到產(chǎn)業(yè)化的重要通道之一，而不僅僅視為檢驗評估研究成果、培養(yǎng)人才和營造氛圍的手段。

3. 發(fā)展模式。

陳小平教授在峰會演講中對“機(jī)器人時代”的發(fā)展模式提出了一個新判斷。他認(rèn)為，當(dāng)前的“網(wǎng)絡(luò)時代”建立在“創(chuàng)意為主的發(fā)展模式”之上。例如，“微信”、“微博”等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及線上線下結(jié)合的“電商”帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，卻不需要本質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新。而之前的“計算機(jī)時代”則大為不同，是以大規(guī)模集成電路等技術(shù)突破為必要條件，以一系列圖靈獎獲獎工作為理論或技術(shù)基礎(chǔ)的，因此屬于“創(chuàng)新為主的發(fā)展模式”。

當(dāng)前，一個新的選擇題擺在我們面前：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式是延續(xù)“創(chuàng)意為主”，還是回歸“創(chuàng)新為主”？陳小平認(rèn)為：二者都不是，而是一種創(chuàng)新與創(chuàng)意并重的發(fā)展模式。其根本原因在于，人類在機(jī)器人應(yīng)用中面臨的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)的難度，甚至高于計算機(jī)領(lǐng)域。計算機(jī)產(chǎn)業(yè)化的“成功秘訣”之一是“標(biāo)準(zhǔn)化”，而計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化不僅意味著所有計算機(jī)都可以統(tǒng)一到一個“標(biāo)準(zhǔn)”之下，而且更重要地，意味著每一臺（普通）計算機(jī)的內(nèi)部運(yùn)作與其存在環(huán)境是本質(zhì)無關(guān)的。可是，這種“環(huán)境無關(guān)性”對傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人以外的其他種類機(jī)器人是不成立的。因此，機(jī)器人時代的真正建立，不僅需要像計算機(jī)時代那樣進(jìn)行根本性的科技創(chuàng)新，也需要像網(wǎng)絡(luò)時代那樣創(chuàng)意新的商業(yè)模式，而且需要通過創(chuàng)新和創(chuàng)意，極大地簡化各種應(yīng)用問題，以有效地降低科技創(chuàng)新的難度，保證新技術(shù)的應(yīng)用可行性。

圖16 小型組比賽 （王展翅攝）

圖17 人工草坪 （劉斐攝）

圖18 服務(wù)機(jī)器人精確測試場地 （劉斐攝）

圖19 服務(wù)機(jī)器人精確測試比賽 （王展翅攝）

五、結(jié) 語

第19 屆RoboCup機(jī)器人世界杯的收獲是巨大的。與歷屆相比，本屆大會注入了更多新元素，打上了十分鮮明的中國特色，不僅國內(nèi)參賽隊在比賽中取得了歷史最好成績，而且首次啟動了“超越‘趕超’”的進(jìn)程。此外，新增“機(jī)器人世界杯產(chǎn)業(yè)峰會”等內(nèi)容，大大加強(qiáng)了“RoboCup機(jī)器人世界杯”這一原本純學(xué)術(shù)性的大型國際活動與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的聯(lián)系與互動，研討中提出的一些值得注意的新觀察和新判斷，激勵更多學(xué)者進(jìn)行新思考和新行動。