爱华网RoboCup及微软（MS）组NAO类人仿真球队介绍
摘 要
RoboCup(Robot World Cup)即机器人世界杯足球锦标赛，主要目的就是通过提供一个标准的易于评价的比赛平台，来提高人工智能领域、机器人领域的研究水平。RoboCup推出的一个基于微软的Microsoft Robotics Studio环境下的机器人足球比赛项目 ，是通过将现实中的Aldebaran机器人虚拟化，并且在模拟环境平台下进行Aldebaran机器人开发的项目。本篇论文介绍了机器人足球世界杯RoboCup及其在中国的发展，然后介绍了Microsoft Robotics Studio（1.5）环境的搭建过程，最后介绍了Nao机器人的相关系统简介。
关键词:RoboCup 机器人足球 微软Nao 仿真
1 Robocup 简 介
机器人足球赛，顾名思义，就是制造和训练机器人进行足球比赛。通过这种方式来提高人工智能领域、机器人领域的研究水平。从1997年起，每年举办一界机器人世界杯足球赛。
早在1993年，Alan Mackworth就提出机器人足球比赛是很好的机器人和AI研究的实验平台。同时，还有一些学者也提出了这个问题。在他们的努力下，1997年8月23-29日，第一届Robocup比赛及会议在日本的名古屋举行。建造机器人进行足球比赛是很有挑战性的工作，激发了大家极大的研究兴趣。
Robocup通过提供一个标准任务，促进智能机器人的研究，包括理论、算法、智能体的结构、应用等方面。
机器人足球赛涉及人工智能、机器人学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，实际上是高技术的对抗赛。国际上最具影响的FIRA和Robocup两大世界杯机器人足球赛，有严格的比赛规则，融趣味性、观赏性、科普性为一体。机器人足球赛从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平。
Robocup: 机器人足球世界杯
1.1 Robocup简介
? 一个为促进足球机器人的发展而创立的国际性组织
机器人足球世界杯(Robocup)是一个国际性的研究和教育组织，它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人的研究。这个领域可以集成并检验很大范围内的技术，同时也可以作为面向教育的集成性项目。
? 在国际性委员会的管理下举行国际性的会议和比赛
为了这个目的，Robocup选择了足球比赛作为基本的领域，并组织了
Robocup：机器人足球世界杯及学术会议。为了能让一个机器人球队真正能够进行足球比赛，必须集成各种各样的技术，包括自治智能体的设计准则、多智能体合作、策略获取、实时推理、机器人学以及传感器信息融合等。对一个由许多快速运动的机器人组成的球队来说，Robocup是一项在动态环境下的任务。在Robocup的软件方面，Robocup还提供了软件平台以便于研究。
在将足球比赛作为标准问题的同时，还会有其它各种各样的努力，比赛只是Robocup各项活动的一部分。当前Robocup的活动包括：
? 学术会议
? 机器人世界杯
? Robocup挑战计划
? Robocup教育计划
? 基础组织的发展
? 比赛的组成
不过，机器人世界杯比赛还是各项活动的中心，在那儿研究者们可以在一起评估研究进展。
现在，Robocup举行以下比赛：
? 人形组
? 仿真组
? 中型组
? 小型组
? 标准平台组
1.2 Robocup的意义
? 推动科学进步
通过提供引人瞩目但又非常困难的挑战，将Robocup作为促进人工智能和机器人学研究的工具。促进研究的有效途径是制定一个长期目标，而不拘泥与某一特定应用。当这个目标完成时，将产生巨大的社会影响，这就可以称之为重大挑战计划。建造一个会踢足球的机器人本身并不能产生巨大的社会和经济影响，但是这种成功的确会被认为是这个领域的重大成果。这种计划被称为划时代的计划。Robocup既是一个标准问题，也是一个划时代的计划。
? 梦想
Robocup的最终目标是：到21世纪中叶，一支完全自治的人形机器人足球队应该能在遵循国际足联正式规则的比赛中，战胜最近的人类世界杯冠军队。
这个目标是人工智能与机器人学今后50年的重大挑战。从现在的技术水平看来，这个目标可能是过于雄心勃勃了。但是，重要的是提出这样的长期目标并为之而奋斗。从莱特兄弟的第一架飞机到阿波罗计划将人类送上月球并安全返回地球只花了50年。同样，从数字计算机的发明到深蓝击败人类国际象棋世界冠军也只花了50年。建立人形机器人足球队需要大致相当的时间及很大范围内研究人员的极大努力，这个目标是不能在短期内完成的。
1.3 Robocup挑战计划
Robocup提供了一些重大的长期挑战，将会需要几十年的时间来完成。然而，由于最后目标很明确，Robocup的研究者得到几个子目标，这就是中短期的挑战。Robocup吸引了这么多研究者的主要原因就是它需要将很大范围的技术集成到一个完整的智能体团队中，这就有别于一些基于专门任务的功能模块。长期的研究问题实在太广泛，难以编撰成一系列条目的列表。虽然如此，这些挑战包括了从物理部件的开发(如高性能电池、马达)到高智能化的实时感知和控制软件这些极其广泛的技术问题。
中期技术挑战是今后十年的目标，可以说得更具体一些，也就可以编撰出一个部分列表。以下就是Robocup中涉及到的研究领域的部分列表，主要以中期时间段为目标：
(1)通用的智能体体系结构；
(2)综合反应式方法和建模/规划式方法；
(3)实时识别、规划和推理；
(4)在动态环境中推理和行动；
(5)传感器数据融合；
(6)通用的多智能体系统；
(7)复杂任务中的行为学习；
(8)策略获取；
(9)通用的认知模型。
除了这些技术，提供一个带有高质量3D图形能力的网络足球服务器需要在模拟足球运动员的实时动画和基于网络的交互式多用户系统方面有一定的技术进步。这些都是今后几年基于网络的服务中的关键技术。
Robocup的挑战应该理解为更大、更长期的挑战，而不是一个一次性的挑战。因此，提供了一系列的短期挑战，这将会很自然的引导中长期挑战的完成。Robocup挑战主要分为三类：
(1)合成智能体挑战；
(2)物理智能体挑战；
(3)基础组织挑战。
Robocup合成智能体挑战处理可以用软件模拟器开发的技术；Robocup物理智能体挑战的意图是促进使用实际机器人的研究，因此需要更长的时间来完成每一项挑战。它们将和Robocup合成智能体挑战同时进行研究，但需要更长的时间。提出基础组织挑战是为了方便研究而建立一个关于Robocup、人工智能和机器人学的总的基础组织。这些挑战包括教育计划、通用机器人平台和部件标准、自动评论员系统和进行Robocup比赛的智能体育场系统。
1.4中国Robocup 现状
中国自动化学会机器人竞赛工作委员会成立 2001年6月26日，中国自动化学会机器人竞赛工作委员会成立大会在清华大学隆重召开，该委员会将负责统一协调、组织全国的机器人竞赛活动，863计划还提供了专项基金予以资助，标志着我国机器人竞赛事业进入一个崭新阶段。中国计算机、自动化和机器人领域的多为著名专家参加了大会并发表了热情热情漾溢的讲话，包括戴汝为院士、张钹院士、张启先院士、863计划智能机器人主题专家组组长贾培发教授、自然科学基金委信息科学自动化学部徐孝函主任、863计划智能机器人主题专家王越超研究员等。 该委员会为中国科学技术协会和中国自动化学会的组成部分，其宗旨是通过机器人比赛（主要包括Robocup和FIRA两类机器人足球比赛）让更多的观众尤其是青少年朋友了解机器人、喜爱机器人，普及现代科学知识，为我国的机器人事业培养更多的优秀人才，推动自动化与机器人技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。 清华大学的孙增圻教授担任委员会主任，副主任委员和委员共39人，分别来自中国的近20多所大学和研究机构以及中央电视台和高科技企业等。
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