驰骋绿荫场的机器人战队 ———记RoboCup机器人世界杯中国赛冠军Apollo3D队

发布日期: 2019-11-01     阅读次数: 11


2019RoboCup机器人世界杯中国赛3D仿真机器人足球技术挑战赛中,我校自动化学院、人工智能学院Apollo社团Apollo3D小组勇夺冠军,该队成员主要为陈力、覃柿焰、杨犇、陈佳云、陆裕磊、何昊、徐成蹊。
  出于对研究机器人仿真技术的兴趣,Apollo3D小组成功组建;而出于对足球的热爱,他们将研究方向投向了仿真足球并参加了该项比赛。团队中的七个人来自不同的专业、不同的年级,他们依据每个人擅长的方面和兴趣点将任务细化,分工明确,各司其职。每周六为团队讨论时间,大家会聚在一起将近期遇到最多的问题拿出来讨论。
  团队按照程序的类型分为底层框架和上层设计两组。底层框架包括机器人的动作代码,主要包括步态设计、踢球动作和机器学习这三个方面。上层设计主要包括通讯、阵型和攻防等策略问题。
  如果说机器人的每一个动作都是一帧动画,那么步态设计就是将这每一帧动画按顺序拼接起来,构成一套完整的运动过程。好的步态设计可以提高机器人动作的连贯性和行走的稳定性,从而提高整个球队的控球能力,这可谓是整个团队工作的基础,也是整体实力得以保障的前提。步态设计主要是由陆裕磊负责,其中,对机器人行走的优化是所有研究人员都在努力攻克的难题。团队主要通过极高精度和强度的训练任务来尽可能地模拟所有可能出现的情况,从而实现对机器人行走的优化。
  上层设计中的通讯主要由杨犇负责。在仿真比赛中,为了尽可能模拟真实比赛的效果,每个机器人只有120度的视角,但在比赛过程中机器人需要时刻掌握自己与队友、足球、球门之间的距离,视角的限制大大降低了机器人的灵活性,所以通讯功能的设计就变得十分重要,高效的通讯能够有效提高机器人之间的默契度。大二下学期才加入该团队的杨犇起初对项目的理解不够深入,角色分配与路径分配对他而言都较为困难。为此,他阅读了大量国内外论文,从中获得了许多相关知识和经验;在老师与伙伴的帮助下,杨犇取得了很大进步。
  本次比赛历时四天,比拼十分激烈,大赛中他们仍保留着球队踢大脚的优势。Apollo3D小组是国内第一支可以灵活掌握大脚踢法的队伍,大脚踢法的独特之处在于它要求机器人的出脚速度更快、踢球时角度更精准。今年他们吸取了去年的经验教训,在保留了球队踢大脚的优势的情况下,完善了之前小脚技术的不足。

   Apollo3D小组凭借其高超的编程技术,为机器人定制了一个仿真平台,通过这个平台,机器人可以在足球赛场上模拟比赛。然而临近比赛,他们却在检查代码时发现了一个问题,于是他们不得不立刻修改代码,但他们并不觉得枯燥,覃柿焰说道:“枯燥是在做机械化的工作时才会有的感觉,我们那几天的工作确实十分辛苦,但并不觉得枯燥,反而觉得很有挑战!”只可惜,他们的阵型还是在比赛当天出现了问题,虽然他们及时发现了问题也做出了调整,但经验不足的他们还是有些操之过急,Apollo3D小组拿下了3D仿真机器人足球技术挑战赛冠军和3D仿真机器人足球赛季军,却与双冠的目标失之交臂。
  回顾本次大赛的经历,他们认为之前一味的追求省时是错误的,高效、求稳方是成功的第一准则,两个大赛他们本来有信心一举拿下双冠,但是策略的不成熟最终还是让他们在比赛中尝到了失败的苦涩。

  指导老师为他们的成功提供了很大帮助。团队遇到的另一大难题就是计算机效率过低。作为研究机器人的团队,研究机器学习必不可少。机器学习是指通过算法使机器人拥有智能的自我学习的能力,简单讲就像是机器的肌肉记忆,是机器人自己学习、记忆动作的能力。然而由于计算机工作效率过低,他们要花大约一年的时间才能完成整个实验的计算量。指导老师梁志伟老师为他们提供了集群计算机,原本需要运行半年的计算量一天内就可以完成,这及时地解决了他们硬件设施不够完善的问题。
  经历了两轮大赛,成员们如今已有了乘风破浪的勇气与决心,他们表示:“我们永不言败,不管面对多么强大的对手,也会有战而胜之的勇气和决心,我们的目标就是世界冠军!”
  团队成员表示,在机器人研究领域,团队仍然存在很大的进步空间。未来在发挥队伍踢大脚的优势的同时,新的成员们将继续完善细节,继续向国外的优秀队伍学习、跟进技术、创新技能,将这套新的代码做得无懈可击,让南邮 Apollo战队的旗帜在世界的舞台上迎风飘扬。