【紀錄】機運 — 那晚，我們一起作的機器人夢

2015 年 06 月 01 日

NAO機器人全身具備25關節自由度，並搭載具備聲納感測器、攝影機、喇叭，可以主動接收場地的資訊，透過軟體處理做出反應。 — NAO機器人踢球。

記錄王昱夫

新世紀福音戰士、鋼彈、勇者系列、瓦力、變形金剛⋯⋯我們曾經擁有過無數個關於機器人的夢（甚至有些現在仍延續著！），看著它們奔跑、飛行、戰鬥，背負著人們的熱血與希望，這裡指的不只是螢幕裡主角的心情，同時更是生活在二維空間以外的大家，持續嚮往的憧憬。在這場「機運」演講中，PanSci找來了ㄧ群機器人夢的實踐家，讓我們一同回想，那夜，難以忘卻的感動！

機器人闖關事件簿

林哲毅台灣大學電機工程學研究所碩士

“A Robot in every home” — Bill Gates

下一個世代，絕對是機器人的世代！那在未來的生活中，我們對於機器人的想像是什麼呢？他們可以為我們做什麼？機器人與人類的互動是如何？幾年前的一份課堂作業，促使講者開始思考關於機器人的種種，如今，許多夢想不再遙不可及，全新的技術、知識隨著時間被研發出來，激起了心裡那股莫名的衝動，想在這個領域裡追求些什麼。

IRHOCS國際機器人實作競賽

IRHOCS實作競賽主要分成籃球機器人和保齡球機器人兩項，講者參加的是其中籃球的項目。這項競賽並無太多限制，機器人強調一切「從無到有」，全部自己動手DIY，在軟硬體技術上，都有大會贊助單位可以提供協助，在團隊合作完成機器人的過程中，也可以學到許多相關有用的技術喔！從找球、取球、走位、傳球到射籃，這項競賽的憧憬（為避免碰撞產生爭議，目前競技規則中仍禁止機器人進行互相防守），就是有ㄧ天能夠達到「全自動機器人籃球賽」的境界！

15161722209_a12175b2ab_z — 運用飛輪機構投籃的機器人。

熱血機器人投籃

對機器人來說一連串的籃球動作裡，最需要參賽者傷腦筋的，就屬「投籃」這個動作；比起找球、移動（走位）或是取球，射籃動作更需要設計者精密的設計（人有時都沒法好好穩定投球了，何況是機器人），才能在瞄準與控制力道、角度上做出好的反應，完成進球目標。

「由於所有東西都是團隊從無到有打造出來，包括電路板自己焊、硬體自己組，常常在碰到問題時都要埋頭很久才能挖出癥結點，那種壓力，尤其是在比賽前，如果機器不work時教授剛好走過你旁邊，實在是會覺得很⋯⋯」不過正因為可以正面迎戰這些實務操作的困難，獲得的經驗也才更彌足珍貴。

讓籃球飛

單單就射籃這個動作，也就有各種不同的機構可以設計：打擊式、拋投式（彈道固定好控制，但缺乏調整彈性）、氣壓閥，甚至電磁砲的概念都可以融入其中！充分展現各家創意。在評估控制與力道的優勢後，講者團隊選擇了「飛輪式」的新出球設計，這樣的設計主要是利用兩個滾輪藉由馬達驅動後，將籃球夾住再射出（看起來有點像是彈珠超人般的機構XD），不但可以彈性調整仰角，還可以改變滾輪轉速來控制投球遠近，比起傳統的拋投更具變化性！當然，有ㄧ好就沒兩好，具備了調整空間卻也相對地降低了穩定度，在挑選飛輪表面材質上就耗了講者團隊不少的心力呢。

15161952037_5f91bd0195_z — 日本隊伍利用「曲球」的方式來打保齡球。

勝利並非一切，學會享受其中才能擁有比賽的感動

雖然說大家參加比賽都是抱著想獲勝，爭取名次的心態，但是怎麼樣在競賽中學會享受過程，或許才更是參加競賽的樂趣所在。像在實作競賽的保齡球項目中，日本隊伍選擇採用「曲球」的模式來發射出球，便是很令講者佩服的一點，若是單純追求勝負、成績，在保齡球項目上最保險的方法當然是讓機器人打出直球，不但較好瞄準，軌跡的精確度也較高；但是日本隊不但願意嘗試新的創意，更積極投入心力研究，雖然最後在競賽上成績並不理想，卻贏得了大家的重視，他們自己更充分享受在設計製作的過程中！

講者期許未來的參賽者，能夠透過不斷與其他隊伍討論，獲得新的啟發，同時永遠不要忘記，除了爭奪勝負，更要享受競賽的過程，在新創意實體化的瞬間，感受最真實的感動。

https://www.youtube.com/watch?v=PxnsFAspHz4

機器人足球盃的當前與願景

林坤立國立台灣大學資訊網路與多媒體研究所博士生

機器人足球盃！聽起來就超熱血的啊，讓人不僅想到小時候的卡通「疾風戰士」，看著他們在場上奔馳、射門的模樣，讓人的心情不由自主地激昂了起來！到底現實生活中有沒有辦法做到卡通裡那樣的比賽呢？讓我們一起聽聽，講者從機器人足球盃的歷史談起，分析現狀，更告訴我們對於機器人賽事未來的期盼！

Robocup

要談到機器人足球盃，可以從1950年代開始說起，當時正是人工智慧領域萌芽之際，往後的數十年間，各領域專家研究不斷累積經驗，終於，在1997年5月11號達成了一個重要的里程碑：IBM的深藍電腦（Deep Blue）戰勝了當時的俄羅斯棋王卡斯帕洛夫（Garry Kimovich Kasparov），象徵AI人工智慧邁向了新的階段；接著，同年7月4號，NASA的火星拓荒者號及逗留者號成功登陸火星並展開探勘任務，意味著人類在軟硬體技術上向上突破了過去的障礙。受到這兩大事件的鼓舞，許多機器人專家們覺得：是的，該是時候了，終於可以開始朝著「全機器人競賽」的理想發進！預計在2050年前，能夠達成「由一支全自動化機器人組成的足球隊，在FIFA規則下，戰勝當時人類足球世界盃冠軍隊伍」的夢想！這便是Robocup的起源。

目前機器人足球盃主要分成四部分，包含足球賽、救援、家用以及中小學賽事四大組別，各組別的賽事都需要軟硬體兼具的創意與設計，除了提供大家較勁、激發新技術的目的外，更是具有教育意義，尤其在低年齡層階段，能夠培養學生對於程式、指令方面的概念知識；而在家用及救援上，雖然目前技術的研發測試性質仍高於實際功能性意義，但也能透過比賽一窺未來趨勢。

足球盃分級制

國際機器人足球盃也有像人類比賽一樣的分級制度：人形機器人聯盟、中等尺寸機器人聯盟、小型尺寸機器人聯盟（透過置高攝影機掌握全場動態，主要比的是雙方機器人的團隊策略處理機能）、模擬聯盟（完全跳脫硬體限制，純粹比軟體）、標準平臺聯盟。其中講者參與的標準平臺聯盟，所有的參賽者都使用固定規格的機器人”NAO”，主要比較的是各隊軟體的流暢性和策略性！

近代機器人學

機器人要如何在動態環境中即時做出反應呢？在高度不確定的場地下（包含球、其他機器人甚至是場外的觀眾都會造成干擾）要穩定執行自主行為絕對不是件容易的事，而這，便是機器人足球盃參賽者們最直接面臨的挑戰，也是近代機器人學（Modern Robotics＝機率＋機器人學）關注的議題。

要設計能在場上運動的機器人，主要可以把工作分成三部分：認知定位、行為規劃和運動控制。當機器人透過感測器接收到周遭資訊，他可以「大概」判別自己身處在場上的位置（也可以透過隊友間的資訊共享，來加強定位效果），利用這些資訊，編寫的軟體進一步規劃出他應該採取的動作，傳達指令給控制關節的馬達，進而實際做出動作。

在策略性方面，不同機器人也可以根據場上的情況具備不同身份，像是攻擊員、助攻員、防守員、守門員等等，這些身份並非固定，經由機器人間互通資訊，了解即時情勢，他們也能瞬間彼此轉換身份，適應戰局做出最適當的調度。