從蹣跚學(xué)步到屢屢?jiàn)Z冠，機(jī)器人如何踢足球？

原標(biāo)題：機(jī)器人如何踢足球（體育科技范兒·機(jī)器人中的體育生）

圖一

世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)足球5V5比賽現(xiàn)場(chǎng)。清華大學(xué)提供

人形機(jī)器人在比賽中。清華大學(xué)提供　

清華火神隊(duì)在世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)足球5V5比賽頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)。清華大學(xué)提供

成為“足球小子”，真不容易

——一名機(jī)器人球員的“自述”

國(guó)家速滑館“冰絲帶”，世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)足球5V5決賽終場(chǎng)哨響，比分定格在1∶0，我（見(jiàn)圖一，清華大學(xué)供圖）和隊(duì)友們開(kāi)心極了：我們贏了！

我來(lái)自清華火神隊(duì)，是一名機(jī)器人足球運(yùn)動(dòng)員。比賽中，我大力射門(mén)，這一粒進(jìn)球，背后蘊(yùn)藏著無(wú)數(shù)次訓(xùn)練的印記，承載著老師和同學(xué)們科技攻關(guān)的日日夜夜。

作為全自主行動(dòng)的球員，我的每一個(gè)動(dòng)作都不簡(jiǎn)單。我要先看清球和球門(mén)，再在跑動(dòng)中調(diào)整步伐、姿態(tài)，選擇最合適的出腳時(shí)機(jī)，控制身體射門(mén)。

一開(kāi)始，我怎么也學(xué)不會(huì)動(dòng)態(tài)踢球，只能停下來(lái)、對(duì)準(zhǔn)、再出腳，動(dòng)作慢、節(jié)奏僵硬，比賽節(jié)奏一加快，我就跟不上了。后來(lái)，清華火神隊(duì)的老師和同學(xué)們?yōu)槲覍?zhuān)門(mén)研發(fā)了一整套視覺(jué)與人類(lèi)數(shù)據(jù)融合的強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架，幫助我掌握了在跑動(dòng)中找準(zhǔn)位置、連貫出腳的能力，我對(duì)球的處理更得心應(yīng)手了。

我的球感也在慢慢增強(qiáng)。看到球，我可以不停步直接跟進(jìn)，視線受限時(shí)也能依靠本體感知穩(wěn)住位置……這多虧了團(tuán)隊(duì)為我研發(fā)的學(xué)習(xí)框架，他們把擬人走跑、快速起身、定位感知、反應(yīng)式射門(mén)一項(xiàng)項(xiàng)演示給我看，反復(fù)訓(xùn)練我，讓我真正具備了上場(chǎng)比賽的能力。

去年7月，我和隊(duì)友在巴西RoboCup機(jī)器人世界杯奪得冠軍，打進(jìn)40多粒球，成績(jī)傲人。

而最難的挑戰(zhàn)，則是世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)足球項(xiàng)目5V5決賽。場(chǎng)地更大、球員更多、攻防更快，之前熟悉的3V3打法不再夠用。我和隊(duì)友們找不到配合節(jié)奏，只能單打獨(dú)斗。

那段時(shí)間，清華火神隊(duì)的同學(xué)們始終陪著我們。他們一遍遍回看比賽錄像，一場(chǎng)場(chǎng)復(fù)盤(pán)，幫我們梳理進(jìn)攻、防守、跑位和配合的邏輯。那些天，“冰絲帶”的燈光常常亮到深夜，我在場(chǎng)上一遍一遍練習(xí)、適應(yīng)、成長(zhǎng)。終于，決賽當(dāng)天，我把速度、穩(wěn)定和射門(mén)能力全部發(fā)揮了出來(lái)，踢得漂亮！

人類(lèi)有很多足球明星，創(chuàng)造了很多高光時(shí)刻。他們是榜樣，希望我不斷進(jìn)步，與更多高手一較高下。

（本報(bào)記者閆伊喬采訪整理）  

從蹣跚學(xué)步到屢屢?jiàn)Z冠

本報(bào)記者  閆伊喬

幾天前，在清華大學(xué)的校慶活動(dòng)上，清華火神隊(duì)機(jī)器人的足球技藝引來(lái)觀眾陣陣驚嘆。這群身手矯健的“足球小子”還在世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)足球5V5比賽中獲得冠軍，讓世界看到了中國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)的硬核實(shí)力與高速發(fā)展。

“比賽中各隊(duì)使用同型號(hào)機(jī)器人，想要獲勝需要參賽隊(duì)伍用代碼為機(jī)器人的‘大腦’充電，通過(guò)訓(xùn)練讓它們形成‘肌肉記憶’，在接球瞬間迅速做出判斷，調(diào)整關(guān)節(jié)力矩出腳。”清華大學(xué)機(jī)器人控制實(shí)驗(yàn)室主任趙明國(guó)介紹。

2004年，趙明國(guó)指導(dǎo)成立清華火神隊(duì)，專(zhuān)注于人工智能與機(jī)器人技術(shù)研發(fā)。“起初別說(shuō)跑步了，能站穩(wěn)不摔跤就是勝利。”回憶起研發(fā)經(jīng)歷，趙明國(guó)不禁感慨，“當(dāng)時(shí)傳感器技術(shù)落后，機(jī)器人平衡能力極差，每次實(shí)驗(yàn)都像是一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的雜技表演，稍有不慎就會(huì)‘人仰馬翻’。”

為測(cè)試機(jī)器人穩(wěn)定性，趙明國(guó)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)聚焦運(yùn)動(dòng)控制難題，在仿真環(huán)境中開(kāi)展數(shù)萬(wàn)小時(shí)訓(xùn)練，歷經(jīng)數(shù)十萬(wàn)次算法迭代，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人大力射門(mén)、精準(zhǔn)傳球，并多次在比賽中奪冠。

20多年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器人行走技術(shù)方面接連提出了多種創(chuàng)新方法，包括虛擬斜坡行走、廣義模型預(yù)測(cè)控制和基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)的全身控制。

如今，清華火神隊(duì)研發(fā)的機(jī)器人不僅能馳騁綠茵場(chǎng)，在應(yīng)急救援、工業(yè)操作等場(chǎng)景也展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。“大家一步步‘摸著石頭過(guò)河’，最終厚積薄發(fā)。”趙明國(guó)說(shuō)。

從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)競(jìng)技場(chǎng)，以賽促研成為清華火神隊(duì)的成長(zhǎng)密碼。趙明國(guó)認(rèn)為，體育競(jìng)技是檢驗(yàn)和推動(dòng)人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的“試金石”。無(wú)論是踢足球的射門(mén)力度控制、打乒乓球的旋轉(zhuǎn)把控，還是打籃球的投籃角度校準(zhǔn)，都需要精準(zhǔn)控制機(jī)器人全身關(guān)節(jié)，兼顧力量與靈活性。

“通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)驗(yàn)證技術(shù)能力，逐步解決手部與腿部的具身智能問(wèn)題，最終推動(dòng)通用具身機(jī)器人落地。”趙明國(guó)說(shuō)。目前，部分開(kāi)發(fā)者已經(jīng)著手機(jī)器人的二次開(kāi)發(fā)，拓展其在養(yǎng)老陪護(hù)、博物館講解等場(chǎng)景中的應(yīng)用。

“場(chǎng)上，不同賽隊(duì)是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；場(chǎng)外，大家一起探討技術(shù)改進(jìn)、算法部署與迭代，這也是體育精神的體現(xiàn)。”清華火神隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)羅長(zhǎng)盛介紹，“我們的共同目標(biāo)是推進(jìn)機(jī)器人競(jìng)技領(lǐng)域的發(fā)展，讓全世界看到中國(guó)人形機(jī)器人的實(shí)力。”

從蹣跚學(xué)步到屢屢?jiàn)Z冠，從賽場(chǎng)競(jìng)技到產(chǎn)業(yè)賦能，趙明國(guó)與清華火神隊(duì)的征程，是中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影。

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)

責(zé)任編輯：李頡