喻洋

2010年的盛夏，西面非洲的南非世界杯激战正酣，而在东边东南亚的新加坡，RoboCup（机器人足球世界杯）也激战不已。南非世界杯中国队没进去，但RoboCup上，一支名为“water”的中国机器人足球队出人意料地打败了荷兰、葡萄牙等传统强队，夺得了赛事中最有含金量的中型组冠军。此后的这些年，“water”队在RoboCup这个国际上针对大学生群体级别最高、规模最大、影响最广泛的足球机器人赛事中频频进入前三甲。

“water”是北京信息科技大学的“中型组”足球机器人团队。

神队出师

机器人世界杯足球锦标赛始于1997年，包括仿真组（Simulation League）、小型组（Small Size Robot League）、中型组（Middle Size Robot League）、类人组（Humanoid League）。其中中型组足球机器人比赛是最具对抗性和观赏性。

Robocup中型組比赛是两只机器人队伍进行的对抗性比赛。对抗的双方各自允许5名机器人队员（其中一个是守门员）上场，比赛过程的裁决由人类裁判完成，比赛规则是人类足球赛的简化版。目前，比赛场地的尺寸是14米X22米，绿色地毯铺成，由白色的场线和白色的球门框组成。机器人队员体积最大52厘米×52厘米×70厘米，最小30厘米×30厘米×40厘米。每半场为15分钟，中场休息最多10分钟。下半场结束时若为平局，则有半场为5分钟的加时赛，也可进行点球大战。

这些机器人都配有传感器和笔记本电脑，能借助无线网络与队友“交流”或接受裁判指令。但比赛全程中，机器人必须是自主的，只能依靠事先设定的程序自主运动，不能受场外人员的操控。这项比赛的最终目标是经过五十年左右的研究，使机器人足球队能战胜人类足球冠军队。

2009年，“water”队首次参加了在奥地利举办的国际RoboCup比赛。”water”队属于中型组，“water”队总教练王雪雁介绍：“中型组是轮式里边观赏性特别强的种类，有对抗，有规避，前锋后卫都有角色分配，机器人互相之间能传递信息，还能通过网络通信互相协作自主判断球在哪？该不该去取这个球？该不该射门？”当时，老牌强队荷兰队排在“water”队旁边，荷兰队队员有25人，有6个制作精良的机器人，配备立式充电柜、齐全的维修工具，令人望之而生仰慕之心。王雪雁回忆道：“荷兰队对我们特别友好，我还记得他们中最年长的一位队员对我们说，你们现在还是一个Baby，以后会长大的。”

那一年，“water”队获得了第7名，这次比赛也让队员们看到了与世界强队的差距。回到学校后，队员们分析了自身机器人的缺点，主要有电机功率小、击球力量小、没有吸球装置、不能带球灵活运动和机体刚性差易变形等。他们据此改进制做了新一代全新机器人，在2010年的新加坡国际Robocup比赛一举击败荷兰队，夺得了世界冠军。“决赛的时候荷兰队势头很猛，但就在比赛结束的最后一秒钟，我们的机器人从后场一个漂亮的转身射门，准确地攻破了对方球门。结束铃声响起的时候我们都愣住了，因为不知道算不算分，最终比分显示5：4，我们才开始欢呼胜利。”王雪雁回忆道。2010年的世界冠军，意味着中国代表队自参加Robocup比赛以来在实物组别比赛首次取得冠军，标志着“water”队正式进入“中型组”的国际强队之列。

进化的“Water”

2006年，北京信息科技大学光电学院的几位学生找到在计算机房工作的王雪雁老师，说想成立一个机器人团队。在王雪雁老师的支持下，这群可以说是（全中国最早关注）对中型机器人的着迷的孩子凑在一起，在CAD实验室的角落开始了他们的机器人造梦征程。

最早成立的时候，“water”队只有徐鑫鑫和陈嵩两名成员，徐鑫鑫给队伍取了“水”这个名字，取意其“胸怀志向，百折不回，一往无前”的韧性。那时候，第一代两轮差动机器人还得由学生自筹经费制作，他们去旧货市场买二手电机，从网上采购摄像机，自己设计反光镜曲面，亲自找工厂加工。最后，队员们带着自制的两个机器人，第一次参加了2006年的苏州“中型组”比赛。当时，高端的机器人比赛参赛团队大多还是研究生和博士，组委会特别为这唯一一支由本科生组成的队伍颁发了鼓励奖。

从研制第二代三轮全向移动机器人开始，北京信息科技大学逐年加大力度投入研制机器人的经费，在各方面对“water”队给予了大力支持，“你看，其它高校都没有提供能让机器人练习的足球场地，因为这个场地特别大，面积要14米X22米，教务处专门把一个大食堂改成了训练中心。”王雪雁感慨道。

此外，由于竞赛机器人特有的高损耗性，机器人的更新换代也在不断进行。王雪雁介绍道，“water”队的机子每三年就要更新换代，电机从60瓦增加到150瓦再到250瓦，计算机的芯片处理速度和频率控制机也已经达到了国际水平。机器人的摄像机也要每年更换，一开始，“water”队用的是模拟摄像头，场地图像处理非常不清晰，这些年，在学校的支持下，逐步从CCD摄像机换到了最高清的摄像头。

硬件水平不断更新，“water”队的队员人数不断增加、水平也不断进步，来自机电学院、自动化学院、光电学院、计算机学院、信管学院等不同专业的佼佼者们纷纷加入。

机器人班的加持

2017年，北京信息科技大学成立了机器人班，从各个学院的新生中遴选最优秀的、对机器人感兴趣的学生，经过重重面试，从170人中选出30人，组成研究机器人的后备军团。

作为跨学科班级，学生们会接受来自机电学院、自动化学院、光电学院、通讯学院和计算机学院老师的授课，这一方面大大增加了学生的知识储备，也为他们参加足球机器人比赛时更好地运用结构设计、编程、视觉、算法等提供借鉴。

作为以兴趣为主的科技小组，“water”队招收队员时并不限专业，王雪雁对机器人班的学生们的期望：“机器人班的学生都是从全校选拔出来的，又对机器人感兴趣，都是很好的苗子。”

经过十多年的积淀，“water”队已经成为了一个有着完善规章制度和管理模式的团队，王雪雁笑言自己已经放手好几年了。选拔从最初的一两百名挑三五十名开始，新队员们和老队员一起上课，一周上一次，慢慢地会有人退出，最有潜力、最能吃苦、最有热情的人会留下，而每个老队员都会带一两个新队员，那都是嫡传弟子，让技术和知识一届一届流传下去。

不光在校的学生有传承，毕了业的老校友也对“water”队充满感情。第一代的学生有的毕业后都从事机器人研究工作，并且已经成了专家，“这些学生一拨接一拨，都特别优秀。去年还有毕业的学生去英特尔公司，成立了一个机器人研究所。”王雪雁说。

责任编辑：尹颖尧 陈晓丽