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科大“蓝鹰”卫冕2011全国机器人大赛仿真2D冠军 “可佳”在国内首秀“超市购物”

  2011全国机器人大赛及RoboCup公开赛日前在兰州闭幕。来自约170所高校的1000余支队伍参加了比赛。在面向本科生素质教育的普及型项目保持规模的同时,面向自主机器人前沿研究的RoboCup家庭机器人、救援机器人等研究型项目的参赛规模出现了明显增长。中国科大“蓝鹰”队参加了RoboCup仿真2D组的比赛,并以全胜战绩卫冕冠军。“可佳”机器人本次没有参赛,但承担了一项特殊的任务——在国内首次进行RoboCup服务机器人国际标准测试“超市购物(Shopping Mall)”,并取得了预期的效果,标志着我校服务机器人“可佳”工程向实用化方向迈出了关键性的一步。

  RoboCup@Home是目前全球唯一的服务机器人标准化测试,面向智能服务机器人共性核心技术的系统化测评,包含10个标准测试项目,除第一项测试“机器人自我介绍”外,分别以当前热点研究问题或未来挑战性课题为测试内容。其中,“超市购物”是目前唯一在现实环境中进行的测试,而其他测试都在人工环境中进行。由于人工环境与参赛队各自的实验环境可能存在区别,通常需要事先在比赛环境中对机器人进行调试。而“超市购物”测试则不允许任何针对测试环境的事先调试,且测试环境事前对所有参赛队保密,以保证该测试与实际应用条件的一致性。在今年7月土耳其伊斯坦布尔举行的第15届RoboCup机器人世界杯上,德国波恩大学、中国科大等世界一流团队经过少量事先调试,在一些人工环境测试中获得了高分甚至满分,但所有参赛队在“超市购物”测试中的得分都不高。中科大“可佳”机器人在该测试中获得了全场最高分,但在执行任务的过程中出现了多种意外情况,导致无法完成全部任务。

  根据国际机器人学术界和产业界流行的分类准则,服务机器人分为“专用服务机器人”(如自动吸尘器)和“个人服务机器人”两大类,后者要求具有较强的普适性,能够进入普通家庭和办公室等生活和工作环境,在保证人身安全的前提下,为用户提供可靠的服务。为此,如何让服务机器人从实验室“自如地”走进各种不同的现实环境,为用户提供安全可靠的服务,而无需针对每一个具体应用场景进行调试,成为服务机器人国际学术界面临的一个重大挑战。2010年,国际RoboCup服务机器人技术委员会选择大型超市为第一个现实场景,并设立了“超市购物”标准测试。这是以超市为场景的第一个和目前唯一的国际标准测试。此前,日本等国家进行的机器人超市辅助购物演示不包括机器人自主物体识别和操纵等功能,而这些功能属于个人服务机器人的共性核心技术。

  RoboCup “超市购物”测试尚未列为国内比赛项目。在本届全国机器人大赛及RoboCup公开赛期间,科大“蓝鹰”队队员和央视新闻中心的记者来到西北师范大学附近的一家大型超市,进行了国内首次“超市购物”测试。测试中,实验人员首先带领“可佳”机器人“熟悉环境”,利用其感知功能和人机对话信息记住多种商品的位置;然后,根据用户通过人机对话提出的服务请求,机器人自主地搜集若干种商品。“可佳”流畅地完成了部分任务,某些方面的性能优于其在伊斯坦布尔的表现,但仍然未能完成全部任务。经过多轮实验,为进行深入的分析、研究收集了大量实测数据。同时,央视记者对实验过程进行了现场实拍,并对测试的成功部分和不成功部分进行了客观的记录和报道。该报道在中央电视台“朝闻天下”、“共同关注”和“新闻直播间”等栏目多次播出,为争取社会各界对服务机器人的更大关注和支持产生了积极作用。

  早在1999年我校机器人团队正式组建之前,计算机学院的研究人员就对智能服务机器人的基础理论进行了近10年的持续探索,但一直没有在机器人硬件平台上展开集成化研究。2008年12月,在国家863计划、自然科学基金和科大985工程的支持下,该团队正式启动服务机器人“可佳”工程,在服务机器人硬件平台上集成了场景化自然语言理解、语言型知识自动获取和基于常识推理的任务规划等研究内容,使我校智能机器人研究进入了一个新阶段,并在不到三年的时间里留下了一串探索的足迹:2009年5月,“可佳”机器人首次公开亮相,展示了一种超越单纯语音识别的人机对话理解新技术;2009年7月,“蓝鹰”队在奥地利格拉茨举行的第13届RoboCup机器人世界杯上展示了“复合任务自主规划”技术;2010年,以复合任务自主规划为核心内容的“通用服务”被国际RoboCup服务机器人技术委员会设立为标准测试,2011年该测试被进一步细化为两个标准测试;2010年11月,在深圳高交会中科院机器人专展中,“蓝鹰”队现场反复表演了“读说明书,用微波炉加热”演示,这是迄今国际上唯一完成机器人自主使用微波炉加热食品全过程的演示,也是唯一通过机器人阅读使用说明书获取微波炉按钮功能说明的演示;2011年7月,“可佳”机器人在土耳其伊斯坦布尔举行的第15届RoboCup机器人世界杯上夺得家庭组亚军,改写了我国从未进入国际服务机器人标准测试前5名的记录。本次在比赛之外实地进行“超市购物”测试,标志着“可佳”工程向实用化方向迈出了关键性的一步。

计算机学院、研究生院、信息科学实验中心
2011年9月1日

附:央视视频链接
  【央视新闻频道,CCTV13《朝闻天下》,2011年08月24日】《中国机器人大赛:能辨物取货 机器人现身超市》
    http://news.cntv.cn/china/20110824/100851.shtml
  【央视国际频道,CCTV-NEWS,08-25-2011 08:56 BJT】《SUPERMARKET ROBOT》:
    http://english.cntv.cn/program/cultureexpress/20110825/103334.shtml

 
 
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