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1 足球机器人的起源、组织与类型

机器人足球比赛的设想首先是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授Alan Mackworth在1992年的论文《On Seeing Robots》中提出的。研究目标是经过五十年左右的研究，使机器人足球队能战胜人类足球冠军队。他的目的是通过机器人足球比赛，为人工智能和智能机器人学科的发展提供一个具有标志性和挑战性的课题。此想法一经提出，便得到了各国科学家的普遍赞同和积极响应，国际上许多著名的研究机构和组织开始开展研究，将其付诸实现并不断推动其发展。

目前，国际上有组织的机器人足球比赛分为两大系列――FIRA和ROBOCUP。

FIRA是国际机器人足球联合会的缩写。FIRA的起源与发展和韩国科学(技术)院(KAIST)密不可分的。FIRA每年举办一次机器人足球世界杯赛(FIRA Robot―Soccer World Cup)，简称FIRA RWC。

FIRA的比赛项目主要有：

ROBOCUP的原意为ROBOT WORLD CUP。1997年正式成立，总部设在日本东京，正式注册瑞士伯尔尼。ROBOCUP自1997年起每年举办一次机器人足球世界杯赛(The Robot World Cup)。在1999年的世界杯赛上，SONY公司推出了四条腿的机器狗足球赛，表现出日本在这一领域居于领先地位。并将机器狗作为娱乐型机器人推向市场，风靡一时。

Robocup的比赛项目主要有：
Simulation League(电脑仿真比赛)
Small―Size League(F-180)(小型足球机器人赛)
Middle―Size League(F2000)(中型自主足球机器人赛)
SONY Legged Robot League (SONY有腿机器人足球赛)

2 开展机器人足球研究的意义

足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集型项目，融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图象处理与图象识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调、以及无线通讯等理论和技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统，又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务，使研究人员利用各种技术来获得更好的解决方案，从而有效促进各个领域的发展。其中的理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域，从而有效推动国家科技经济等各方面的发展。

通过国内外研究情况的对比可以看出，我国在机器人研究方面距离国外还有很大差距，要尽快弥补差距、填补国内空白，研究开发自己的足球机器人系统平台是必要而紧迫的。同时在平台开发过程中，在加强基础硬件设备（机器人实物结构）的建设的同时，还需及时抢占技术制高点，发展国外也尚属起步阶段的多智能体协作、分布式视觉、分布式控制等理论和技术。

机器人足球除了在科学研究方面具有深远的意义，它也是一个很好的教学平台。通过它可以使学生将理论与实践紧密地结合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力。目前国家所提倡的素质教育中，能力培养是核心。机器人足球提供了一个对学生的能力进行培养的大舞台。

3 FIRA 微型足球机器人比赛简介

FIRA3对3微型机器人足球比赛的赛场长1.5米，宽1.3米，比乒乓球台略小，场地画有中线、中圈和门区。每队由三个边长不超过7.5厘米的立方形的遥控小车（机器人）组成。它们的任务就是将橘红色的高尔夫球（足球）撞入对方的球门而力保本方不失球或少失球。比赛规则与一般足球相似，也有点球、任意球和门球等。只是因电池容量有限，每半场为5分钟，中间休息10分钟。下半场结束时若为平局，则有3分钟的延长期，也实行突然死亡法和点球大战。明显不同之处在于球场四周有围墙，所以没有界外球，而在相持10秒后判争球。

足球机器人系统，在硬设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置（见系统总图）。从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通讯4个子系统。

机器人小车由车架、车轮、电机、减速机、测速码盘、驱动电源、单片机控制电路与无线接收模块等构成。它可以按着主机发出的命令调整左、右轮转速，以保证按预定的轨迹运动。

视觉子系统是机器人的眼睛。它由悬挂在球场中圈上空2米的摄像头摄取图像，由装在主机内的抓图卡将图像数字化，送入主机内存，再由专用软件对图像进行理解。由于双方各有不同颜色的队标（黄色和蓝色），而机器人也有不同的队员色标。这样计算机就可以通过颜色分割辨识出全部机器人与球的坐标位置与朝向。也就是进行模式识别。

装在主机中的决策子系统根据视觉系统给出的数据，应用专家系统技术，判断场上攻守态势，分配本方机器人攻守任务，决定各机器人的运动轨迹，然后形成给各小车左右轮轮速的命令值。

无线通讯子系统通过主机串行口拿到命令值，再由独立的发射装置与装在小车上的接收模块建立无线通讯联系，遥控场上各机器人的运动。

在机器人足球比赛过程中，上述4个子系统以每秒二、三十次，甚至更高的速率连续运行，人不得干预。

FIRA 5对5微型机器人足球比赛与3对3的主要区别在于比赛场地尺寸不同、机器人个数不同，其他基本相同。

4 Robocup小型足球机器人比赛简介

Robocup小型组足球机器人比赛与FIRA微型机器人足球比赛的主要区别有：
(1) 比赛场地尺寸不同；
(2) 机器人尺寸规定不同；
(3) 视觉部分可以是集中式视觉，也可以是分布式视觉；
(4) 策略系统可以由上位机运行，也可以由下位机（机器人）运行。
其他比赛规则基本相同。但（2）、（3）、（4）三点使得研究人员的发挥余地更大，研究内容更广，可以实现真正的分布式多智能体系统。

相关链接：

ROBOCUP官方网站

FIRA官方网站