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密云中学生为足球机器人训练“球商”

  (来源:千龙网)

  21日一早,北京市密云区第二中学的机器人教室里,键盘敲击声和电机转动的嗡鸣声交织在一起。8名十五六岁的少年围着几台人形机器人,一遍遍修改代码、测试踢球动作,研究战术跑位图。明天,这支“天工机器人足球战队”就将站上第二届世界人形机器人运动会足球赛U19(19岁以下)组别的赛场。

  “这些天我们基本是‘白加黑’的节奏。白天,孩子们在学校调试机器人,晚上九十点钟回到家还在群里讨论代码。”密云二中信息技术教师王新月告诉北京日报记者,团队正在争分夺秒全面提升机器人的性能,“一方面是‘身体’——需要校准它的机械结构、步态、踢球动作;另一方面是‘思想’——不断升级它的决策系统,让它学会什么时候该跑、什么时候该传、什么时候该射门。”

  就在一个月前,这支队伍在首届北京市中学生人形机器人足球赛中夺得乙组冠军,直接获得世界人形机器人运动会足球项目的“入场券”。从市级冠军到世界舞台,背后的准备却远不止一个月时间。

  “改代码、调机器人、场地测试……反复循环。这段时间很累但很充实。”团队成员、密云二中高一学生罗亿回忆,为机器人注入“思想”的过程,就像教孩子踢球。“一开始它特别‘傻’,只会追着球跑,跟无头苍蝇似的。”罗亿说,大家从最基础的教起,“先让机器人‘看见’球,再‘认识’球门,然后教它判断距离,最后才是战术配合。大家把自己踢球的经验写进代码里,机器人慢慢就有了‘球商’。”

  备赛训练中的困难几乎每天都有。学生们首先遇到的难题是机器人老“摔跤”。“它刚开始练射门的时候,10脚有8脚球没踢着,自己先躺地上了。我们看着又心疼又好笑。”罗亿说,团队集体头脑风暴,想出最佳解决方案,把踢球的动作拆成几步——助跑、支撑脚落地、摆腿、触球、收势,“我们一步一步调、反复测重心,花了近5天才让机器人稳稳地把球踢出去。看到它的‘成长’,我们都激动坏了!”

  另一个难题是解决机器人的“脸盲症”。团队队长、密云二中高一学生袁子建解释:“有段时间,机器人经常把场边的白色水瓶当成球。我们给它们优化了视觉识别算法,加入颜色和形状的双重判断,又做了大量不同光照条件下的训练数据,才治好这个‘毛病’。”

  团队还帮助机器人克服了“反应迟钝”——以前,机器人从“看到球”到“做出动作”有明显延迟。“我们一方面给代码‘瘦身’,把没用的计算都删掉;另一方面教它‘预判’,就像踢球好的人会提前跑位一样,让它根据球滚动的方向提前跑动。改完之后,明显感觉它‘机灵’多了。”袁子建说,每个难题都是团队一起“扛”,“有人负责查资料,有人负责写代码,有人负责测试,大家分工合作,没有什么坎儿是过不去的。”

  不同于大多数团队全员男生的配置,“天工机器人足球战队”的优势在于男女生配合。“男生的‘冲劲’和女生的‘稳劲’合在一起,是我们团队最强的战斗力。”密云二中信科部主任刘海山说,男生普遍对机械结构和硬件调试更感兴趣,动手能力强,在动作优化和场地测试中冲在前面,女生则展现出极强的耐心和细致,“一个参数可能要调上百次,女生更能坐得住。她们的观察力也很敏锐,经常能发现机器人步态里细微的不协调。”

  即将登上世界级赛场,队员们既兴奋又紧张。“我们更看重的是学习和体验,能和强队过招、找到自己的差距,就是最大的收获。”袁子建笑着说,“当然,如果能发挥出训练水平、赢下几场比赛,那就更好了!”

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