Обзор лиг RoboCup Soccer

Рассматривается пять лиг робофутбола.

Рис.1. RoboCup Soccer Simulation 2D

  В 2D моделирования лиги (рис. 1), две команды из 11 моделируемых автономных компьютерных программ (называемых агентов) играют в футбол в двумерной виртуальной футбольном стадионе в лице центрального сервера,   называемого SoccerServer. Этот сервер знает все об игре, то есть с текущей позиции всех игроков и мяча, физике и так далее. 

Рис.2. RoboCup Soccer Simulation 3D

  3D моделирование (рис.2) повышает реализм моделируемой среде, используемой в других лигах моделирования, добавив дополнительное измерение и более сложную физику. НАО робот из Альдебаран робототехники является официальным робот для стандартной платформы Лиги с 2008 года, и с помощью той же модели для соревнований моделирования представляет собой прекрасную возможность для исследователей, желающих проверить свои алгоритмы и идеи, прежде чем пытаться их реализовать в реальных роботах. Матч играется двумя командами из девяти (или менее) игроков и состоит из двух половин пяти минут.

Рис.3.Соревнования в Лиге малых роботов RoboCup

  Роботы Малой Лиги (Small Size League) (рис.3) играют командами не более 5х5 игроков на небольшом поле равный столу для пинг-понга, который составляет 152.5 см на 274.0 см, имеющем вокруг поля, мяч может отражаться от этих бортов. Каждый робот приблизительно в ширину 15 см и длина должна составлять меньше 18 см. Система Лиги малых роботов предполагает, что над полем может находиться телекамера (или несколько телекамер), доставляющая для каждой из команд зрительную информацию об игровой ситуации основному управляющему компьютеру. Этот компьютер расположен рядом с игровым полем и может связываться с игроками по радиолинии, реализуя централизованное управление всей командой.

Рис. 4. Матч команды Средней Лиги

   В отличие от Малой Лиги (Small Size League)  роботы, соревнующиеся в Лиге Среднего размера (Middle Size League), являются полностью автономными и должны быть оснащены развитой бортовой системой управления и весьма развитой сенсорной системой, центром которой является подсистема зрения робота. В Лиге Среднего размера так же есть 5x5 игроков, робот  должен быть  не меньше 50 см в ширину, игровое поле равное 9 столам для пинг-понга. Кадр этих соревнований в 2002 году показан на рисунке 4. 

Рис.5. Антропоморфные роботы NAO

    Футбол антропоморфных роботов NAO (является автономным, программируемый робот-гуманоид, разработанный Aldebaran Robotics, в французской робототехники компании со штаб-квартирой в Париже.) Размер поля составляет 6м*9м. В команде до 5 роботов (рис.5). Каждый тайм длится 10 минут. RoboCup Simulation Лиги включает искусственный интеллект и стратегии команды. 

         В настоящее время стандартная платформа используется гуманоид H25 НАО производства Альдебаран робототехники. H25 НАО робот имеет 25 суставов, приводимых в пять - в каждой ноге, пять в каждой руке, один в каждой руке, два в его шею, и один в это хип. В его голову, две камеры интегрированы для восприятия окружающей среды. В это груди, гидроакустических датчиков может измерять расстояния до другого объекта на поле. В ней ногами имеются датчики для измерения контакт заземления и контакт с мячом. Один акселерометр с тремя оси и двух гироскопов каждый с одной оси позволяет измерять позу туловища робота. 

       Одним из основных преимуществ гуманоида по сравнению с колесным роботом является его гибкость при передвижении. В то время как мобильность колесного робота ограничена движением по поверхности или по откосу, гуманоид может передвигаться по пересеченной местности, подниматься и спускаться по лестнице. Он может свободно маневрировать в бытовых помещениях, в которые колесный робот не сможет даже «войти». Основные исследования разработчиков сфокусированы на разработке роботов-гуманоидов. 

     

Рис. 6. Робот-гуманоид

В Humanoid League (рис.6), автономные роботы с планом человеческого тела, как и человека, как чувства играют в футбол друг против друга. В отличие от человекоподобных роботов Humanoid вне Лиги задачи восприятия и моделирования мира не упрощается при использовании не человека, как датчики дальности. В дополнение к футболу в соревнованиях происходят технические проблемы. Динамический ходьба, бег, руками и ногами мяч одновременно поддержания баланса, визуальное восприятие мяча, других игроков, и области, самолокализации, и командную игру среди многих исследовательских вопросов, исследованных в Humanoid League.

Лига разделена на 3 категории, в соответствии с размерами роботов:

·        KidSize, 40-90 см в высоту

·        TeenSize, 80-140 см высотой

·        AdultSize, 130-180 см Высота

В первой категории KidSize в каждой футбольной команде по четыре игрока, высоко динамические автономные роботы соревнующиеся друг с другом (рис.7). С 2010 года соревнования по футболу, вторая категории TeenSize имеет команду из двух автономных роботов конкурирующих друг с другом (рис.7). В третьей категории AdultSize футбол,нападающий робот играет против вратаря-робота, а затем те же роботы играют, поменявшись ролями друг против друга (рис.7). 

Рис.7. Категории роботов

   

В лиге юниоров (рис. 8) в каждой команде по два робота на игровом поле. 

Цель игры состоит в том, что каждый робот команды играет полностью автономную игру футбол. 

Рис. 8. RoboCup Junior

Роботы используют инфракрасное излучение и обнаруживают мяч, а также другие специализированные датчики, такие как сонары, компасы и камеры, чтобы найти себя и цель оппозиции. 
Первоначально футбольное поле было пластиковое в оттенках серого цвета, позволяющий роботам найти себя вдоль поля. В 2007 году поле было заменено, имели различные оттенки зеленого пластика, что позволило датчики света, чтобы быть использованы для более точного определения местоположения (это поле до сих пор используется в Австралии и в настоящее время также используется в World Robot Олимпиады).  В 2009 году, поле было заменено простым зеленый.  Это изменение было направлено на то, что делает игру более реалистичной, создавая большую зависимость от местоположения цели и стен, а не на землю. Изменение, однако, был спорным со многими командами, имеющие проблемы с качеством войлока.

Когда RoboCup Junior впервые формируется, почти все команды использовали Lego Mindstorms строительных комплектов, чтобы построить свои роботы. В последние годы, особенно на чемпионате мира, некоторые команды используют более совершенную технологию и дизайн в своих роботов. 
Участвовать могут  дети от 10 лет (для RoboCupJunior Хэфэй, 2015). Это означало, что все члены первичной команды должны быть от 10 до 14 лет; любой член команды вторично должен быть от 15 до 19 лет.