客观日本

开发战胜足球选手的机器人,还可用于自动驾驶和货物搬运

2023年03月16日 机械/机器人

在足球比赛中可以战胜人类选手的机器人正在开发之中。千叶工业大学的林原靖男教授的研究团队在机器人中导入“过人”等概念,在2022年国际机器人大赛上获得了冠军。该技术还可应用到自动驾驶和仓库的搬运货物等方面,到2050年有望诞生出超越一流专业足球选手的机器人。

title

在“机器人杯”国际大赛上,身高约60cm的足球机器人正在进行4对4比赛(供图:CIT Brains)

在长6米、宽9米的球场上,身高约60cm的人型机器人正在用脚互相争夺着足球。每队“选手”由4台机器人组成,分别由1台担任守门员、3台担任后卫和前锋。

机器人足球世界大赛“机器人杯”自1997年开始举办第一届以来,已有20多年的历史。大赛设有多个不同部门的比赛形式,如使用轮子移动的机器人比赛以及将不使用实际机器人的虚拟比赛等。自2002年起,大赛还增设了接近人类足球比赛,由两条腿移动踢球的人型机器人比赛。

电池和CPU(中央处理器)等比赛所需要素全部搭载在机器人上,使其能够自主移动。大赛刚创立时只有点球大战,后发展为2对2以及3对3的比赛,2015年后变为目前的4对4比赛形式。

踢足球的机器人由各种技术的组合而成。在用2条腿移动并踢球的前提下,需要在极短的时间内识别对方机器人和球门的位置,并选择最佳动作。需要机器人做到和对方接触也不轻易倒下,倒下也能马上爬起,实时掌握自己的状态。千叶工业大学的机器人目前可以做到每隔0.1秒进行一次状况识别和判断。

林原教授带领的“CIT Brains”团队由来自千叶工业大学的约20名大学生组成,在大赛中先后获得过3次冠军。2022年获得冠军的主要原因之一就在于运用了将球向斜前方踢出,以防止被对方夺走的技术。若单纯朝着球门踢球或前进,就会加大球被抢走的几率。此次是在与对方机器人保持距离的基础上,通过扩大脚部关节的可动区域,实现了面正踢斜,从对方的身边过人。

在软件的开发方面,研究团队利用人工智能(AI)模仿人类操作时的动作,并反复模拟比赛,提高了得分能力。

林原教授表示“目前还无法踢赢小学1年级学生”,但同时也强调“与刚开始时甚至连球都难以接近的时期相比,机器人能够进行团队比赛是一个很大的进步”。当本方机器人队员在球附近倒下不能动时,现在已经可以做到让稍远处的机器人前来接应继续比赛。

机器人足球世界大赛禁止为机器人搭载人类不具备的能力,例如不允许用激光或传感器确定对手或球的位置。允许机器人之间以及和裁判之间进行无线通信,预计将来,机器人之间以及与裁判的交流也和人类一样使用声音来沟通。

应用于实际,硬件还存在问题

title

能够踢足球的机器人融合了各种技术以提高性能,可成为开发有利于实际生活的机器人的研究素材。比如将来有望应用于自动驾驶和搬运仓库货物等多种用途。

2012年,美国亚马逊公司以7亿7500万美元(约1000亿日元)收购了物流支援机器人公司——美国基瓦系统公司。其创始人是曾在机器人杯上多次夺冠的研究人员——拉斐尔·丹德里亚。美国谷歌的AI和自动驾驶团队中也有很多曾经活跃在机器人杯上的人才。

机器人杯既是一项竞技,同时也有学术研究意义的活动,已经成为研究人员之间相互交流意见、共享技术的平台。林原教授指出:“足球机器人是一个适合开发出对社会有实际用途的机器人的舞台”。

美国Open AI“ChatGPT”等,以AI为中心的软件的进步明显超过人的水平。同时,机器人等硬件需要根据实际环境进行操作,开发需要花费更多时间和成本。现在还处于无法做到像人类一样灵巧地做出各种动作的阶段。当前还需要加速推进使用寿命长、能敏捷灵活运动的材料和零件、驱动机构等硬件的开发。

日文:大越优树、《日经产业新闻》、2023/3/3
中文:JST客观日本编辑部