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機器人專題報導(六): 機器人競賽觀戰指南
機器人能投入的運動項目可不少,如格鬥賽、足球賽、籃球賽、障礙賽、特殊任務、去年崛起的廢柴機器人等。不少正式運動比賽會區分不同項目與量級的選手,機器人也比照辦理,以下介紹三個較為大型而知名的機器人競賽:IRHOCS、RoboCup與WRO
 
 
 
是否還記得備好零食,和朋友徹夜守著世界盃足球賽直播的歡暢?或是一顆心懸著,為世界棒球經典賽的曲折賽況驚呼?若對運動場上的感動不陌生,機器人競賽的場面也會帶給大家相去不遠的感受(只差機器人競賽現場沒有零食)。
 
機器人能投入的運動項目可不少,如格鬥賽、足球賽、籃球賽、障礙賽、特殊任務、去年崛起的廢柴機器人等。不少正式運動比賽會區分不同項目與量級的選手,機器人也比照辦理,以下介紹三個較為大型而知名的機器人競賽:IRHOCS、RoboCup與WRO。

全球首創人機合作的機器人比賽:IRHOCS

想像一下機器人矯捷身手穿梭球場玩三對三鬥牛,閃過敵方防守漂亮的上籃,甚至還有機器人球星──好吧其實這想像畫面還過早了。不過,IRHOCS比賽正努力邁向「若干年後能有全機器人籃球賽」的目標。
 
起始自2009的「國際機器人實作競賽」(IEEE International Robot Hands on Competition & Symposium, IRHOCS)是國內技術門檻相當高的專業機器人競賽,主辦單位認為未來社會發展朝向人類與機器人共同合作,因此競賽著重「人機互動」,這也是全球首創人機合作規則的機器人比賽。選手為高中職以上學生,常見來自中國、日本、印尼等其他國家的隊伍。
 
IRHOCS主要分為籃球與保齡球項目,2014年新增機械手臂車。籃球賽是難度最高的項目,分為三個主軸:走位、傳球、投籃。比賽有六回合,第一和第二回合為機器人出發到定點,按規定順序取特定的球,傳球給人類隊員,再由該成員上籃,考驗人機合作的協調性,三四回合多了障礙物,最後兩回合則讓機器人顯現精采本領,自行取球射籃。2014年比賽還新增了機器人自力挑戰真實高度的籃框,看著機器人頗有架式的取球,在籃球架前停駐、瞄準、發射。
 
主辦單位、台灣大學智慧機器人及自動化國際研究中心主任羅仁權說,重點並不是機器人會打籃球或保齡球,而是從中訓練技術,「IRHOCS事實上有蠻多技術需要作,第一要自力設計、組裝機構,(機器人)要有自主控制與感測能力,球那麼遠,機器人必須感測機器人與球之間的距離,準確地抓到球。」特別是各關卡的目標球皆不同,不同重量的球也須用不同力道傳出,機器人機構設計、辨識與定位精準度、機構的穩定性等皆為困難度來源。
 
機器人足球賽:RoboCup

能否想像,2050世界盃足球賽出現一支機器人隊伍與人類隊伍一同奔馳場上較勁?這是機器人世界盃聯盟(The RoboCup Federation, RCF)狂野而浪漫的想望,也是「RoboCup機器人足球賽」的目標。Robocup自1997開始舉行,章程中明文寫著,希望在2050時組成完全自動化的機器人隊伍,依據FIFA的規則,戰勝最近期的人類冠軍隊伍。
 
Robocup系列比賽與WRO、FLL(FIRST LEGO League,第一樂高連盟)並列三大全球性機器人比賽聯盟。Robocup每年由不同國家主辦,主要分成足球賽、救援、家用以及中小學賽事(RoboCup Junior, RCJ)四大組別。

足球賽是Robocup重心,足球賽之下分級為五個聯盟:

˙人形機器人聯盟:底下又細分為不同尺寸。
˙中等尺寸機器人聯盟:像彈珠超人一樣把球吸在身上,傳球時再將球彈射出。
˙小型尺寸機器人聯盟:透過攝影機掌握全場動態,主要比較雙方隊伍策略。
˙模擬聯盟:完全不用硬體,純粹在螢幕上的模擬畫面較勁軟體。
˙標準平臺聯盟:參賽者皆使用同款機器人,比各隊的程式與策略。此聯盟1998加入Robocup,最初使用SONY的Aibo寵物狗機器人,2008起參賽者皆使用法商Aldebaran Robotics生產的人形機器人NAO。

較低階或尺寸較小的機器人足球賽,比賽場地多為一個桌球桌般大小的桌台,機器人小巧,也不必為人型,機器人移動迅速,比賽節奏也快;人形機器人的足球賽看起來正式許多,不過,人形機器人行動相對遲緩,即便是已經量產的NAO,也要小碎步踏步地走路,再微微踢球。由於機器人自主比賽,就算機器人在場上跌倒或是壞了,也必須等比賽結束再修。
 
足球賽中,高度的不確定性是人形機器人足球賽直接面臨的最大挑戰,先不論運動能力,身處資訊混雜的動態環境(友隊與敵隊機器人、不知跑哪去的球、場邊閒雜人等的干擾……),機器人要做好定位、與同隊的機器人溝通、判斷自己該防守、助攻、傳球、射門等,就有得機器人忙了。
 
就目前發展來看,距離要「讓一支全機器人球隊站上世界盃足球場」這目標仍有一段路,就拭目以待35年後的世界盃足球賽吧。

機器人的奧運:WRO

今年(2015)國際奧林匹克機器人大賽(World Robot Olympiad, WRO)已邁入第12年,WRO每年由不同國家主辦國際賽,台灣也曾在2007擔任主辦國。WRO分為競賽組、創意賽與足球賽,WRO每年都有不同主題包裝,例如「機器人與太空」、「觀光推廣機器人」、「搶救地球環境」等,今年卡達主辦的WRO主題則為「機器人探險家」;創意賽則讓選手根據該年主題發想機器人專題,簡報、展示作品。
 
WRO算是最有親和力的競賽了,7至19歲皆可參賽,依年齡分成不同組別。國際賽多在11月舉行,這之前還有各國決賽與區域賽,一路過關斬將的選手,賽程持續達半年左右。
 
雖然每年主題不同,但競賽內容大致可歸納為尋跡、避開障礙、分類或依序配對、搬運特定顏色物體等技能的排列組合。競賽的參賽隊伍必須現場組裝機器人,大會還有臨時規則(Surprise Rule)考驗選手的應變能力,選手可能必須臨時修改原定的程式或機構設計。

大專組則考驗策略制定以及機器人結構、程式的整體穩定性,看誰失誤較少,被刷下來的機器人大多是臨場狀況應變不及,機器人判斷失準。
 
WRO由國際奧林匹克機器人委員會( the International Robot Olympiad Committee, IROC)自2004發起,當時有12會員國、約4000支隊伍參加,至2014年會員國已超過50個國家、超過2萬隊伍參賽較勁。

專業機器人雜誌《ROBOCON機器人雜誌》前幾頁固定收錄每月機器人比賽日程,台灣每個月都有大大小小的競賽,好奇的人不妨挑場比賽觀戰,實地感受機器人競賽的熱情!
 
現在的一場場比賽都在為未來累積經驗,或許有那麼一天,談論機器人競賽的口吻不再是未來式想像,而是「好久好久以前有一場經典賽事……」,像「魔球」或「貝比魯斯的魔咒」這類故事一樣流傳在運動場與每位運動迷心中。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)
 
責任編輯:鄭國威
審校:劉珈均

 
延伸閱讀:
2014的IRHOCS比賽報導
IRHOCS官網
FLL官網
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