原标题：根据仿人机器人相关比赛教育研讨
一、前语
在人类社会和自然界中，存在人类无法抵达的当地和或许危及人类生命的特别场合，比方行星外表、工地、矿井、救援、反恐等等，所以，仿人机器人就繁荣发展起来。腿式行走机器人根据仿生学原理，该组织简直可以习惯任何路面的行走，且具有十分杰出的机动性，其运动体系具有十分杰出的自动隔振功用，可以比较轻松的通过松软路面和大跨度妨碍[1]。缺陷是跋涉速度低缓、功率较低，而且由于腿部与地上触摸面接相对较小，遇到非刚性地上状况是会出现下陷的状况。而且对腿部关节部位的制作要求较高，组织方式在各种移动组织中最杂乱，操控也好不简单，现在尚处在研讨和试验阶段，有各式各样的技能难题急需战胜。所以针对这一研讨热门，国内外展开了多种多样针对人型机器人的比赛，意在促进人型机器人的技能发展，一起招引更多的人才加入到人形机器人未来的开发和规划中来。
二、比赛渠道挑选
在广泛了解国内外很多的人型机器人比赛和教育结构今后，本教育中选用软银公司NAO机器人作为改善双足机器人相关比赛训练教育中的公共比赛训练教育渠道。NAO是现在世界上以教育为意图、运用最广泛的仿人机器人[2]。针对仿人型机器人的要害研讨点和难题，全世界规模的高等院校和科研组织挑选在NAO这款仿人型机器人渠道进行研讨。
三、人型机器人比赛教育基本内容
针对仿人型机器人比赛的难度和遵按部就班的准则，将训练教育内容分红三部分：针对初级舞蹈比赛的训练教育、针对中级竞走和点球的比赛训练和高难度的机器人足球比赛训练。
NAO机器人作为世界级比赛的公共比赛渠道，支撑各种难度的比赛。其间首要比赛内容分舞蹈比赛，竞走和点球比赛和机器人足球比赛。在训练学生的时分也是依照由浅入深的准则逐渐培育的。
(1）舞蹈比赛。舞蹈比赛运用机器人渠道的图画化编程和动作录制功用。让刚刚触摸的学生可以不必背编程语言和编程环境的门槛约束，自由发挥构思。在这部分，咱们的学习重点是机器人的入门操作并针对舞蹈比赛训练相关联的内容。
(2）竞走，点球比赛。根据Python和C++的编程渠道。在本来的姿势操控根底上增加图画收集，道路收集，无线通讯，双目视觉定位和间隔核算等功用。操控机器人完结竞走和点球等功用。在这部分，咱们的训练重点是NAO的机器人嵌入式体系规划和根据比赛的各种技能内容优化比赛程序战略。
(3）机器人足球比赛。在上一级的机器人操控根底上，再加上举动预判，族群机器人和谐作业，途径规划等功用。与最新的机器人行为姿势研讨相接轨。让学生在比赛一起根底科技前沿常识。在这部分，咱们偏重训练学生自主学习的探究精力。组织学生分模块测验优化体系，进步机器人剖析状况的战略功用。
图1 根据NAO的人型机器人比赛训练结构
四、常见仿人型机器人比赛缺陷
（一）传统人型机器人比赛教育课程体系常识多、入门难
双足行走操控是现在机器人规划制作范畴的重要难题，只要与少量科研组织把握比较先进的人型机器人行走操控办法。这里边涉及到机械结构规划、行走姿势操控、力学剖析等多各学科最前沿的各类常识。对应课程在很多高等学校的高年级或许研讨生阶段才会开设。低年级的学生刚刚进入大学，只了解最基本电学、力学常识的学生，受常识水平约束而无法参与。
（二）传统人型机器人比赛渠道良莠不齐、难以确保公平
国内外很多仿人机器人比赛中，针对对抗性比赛而规划的仿人机器人体积超大，全体功率很高。这种机器伟人，研制规划本钱昂扬，只要少量人能参与到规划中。不同量级的人型机器人在比赛时也难以确保比赛的公平公平[3]。
（三）传统人型机器人比赛教育单纯为了比赛而学习
传统的人型机器人比赛教育单纯为了参与某一个比赛而学习，每一次序教育都是重新开端没有信息和效果的传承，教师教育寸步难行，学生学习困难重重。针对人型机器人规划的教育材料十分广泛，可是挑选往后实用性很低。由于不同的规划的详细方案规划结构是不兼容的，而且真实重要的中心规划方针是不揭露的。教师教课要预备杂乱的授课材料，学生需求很长时刻学习和探究。这样的训练教育很难获得优异的比赛效果，与学生后续专业课学习脱节，严重影响学生学习热心和学习功率。
五、改善今后的双足机器人相关比赛教育特点
（一）新的教育办法下降学生比赛入门门槛
针对NAO人型机器人，教授低年级大学生运用Choregraph。教会学生运用老练结构和可视化的图形编程界面进行机器人的行为动作操控。学生只需求把握简略的编程逻辑，就可以娴熟运用编程软件。教育中通过简略的行走，运动操控了解机器人结构，教授调试机器人需求留意的几点，调试流程，学习剖析各自由度电机运转参数，使把握操控机器人身形动作操控办法。这样的教育规划，首要让大一的学生对NAO进行了开始的了解和入门，在编写行为和动作时训练了学生的逻辑思维才能和行为操控才能，深化了解了Choregraphe模块化编程的结构建立，学会了对NAO机器人的全身25个自由度操控和传感器的运用。开始把握人形机器人的规划和操控办法[4]。
（二）由浅入深的比赛训练教育体系
国内外针对NAO这款人型机器人展开了不同难度的比赛。针对这类比赛，在改善的比赛训练教育傍边规划了分级分类的训练教育结构。
1. 第一阶段高等学校低年级入门重生，在训练教育中引导学生运用NAO机器人参与人型机器人舞蹈比赛。
舞蹈比赛运用Choregraph，运用老练结构，实时修改动作和时刻点，重复调试参数使机器人动作流通连接符合音乐。通过安稳完结规定动作，合作合理的舞蹈动作规划，新颖的动作和音乐合作赢得比赛。比赛具有很强的趣味性和观赏性，简单招引入门的学生。通过整个比赛竞技进程，学生彻底把握了编程进程，了解机器人结构，人型机器人调试流程，各电机恰当运转参数，为后续高难度常识学习打下了根底。
2. 第二阶段高等学校高年级学生，训练教育引导参与竞走接力和点球大战比赛。
根据NAO的人型机器人的竞走接力比赛和点球大战比赛，在对应的训练教育中引导学生学习操控人型机器人的行为，剖析研讨进步机器人行走步态安稳性、行走步态、方针辨认。方针定位、球门瞄准、点球补救方面的功能。
3. 高年级学生和研讨生，训练教育引导参与世界机器人足球比赛。
世界机器人足球比赛现在选用NAO作为其公共比赛渠道。使得各个参赛队的装备是彻底相同的。各个参赛队的硬件装备相同，要想赢得比赛就需求进步程序算法，关于推动听型机器人技能进步具有重要意义。在这个阶段的训练教育中，偏重高难度常识教育。引导学生进一步研讨最新的双足机器人比赛效果。这中心还包含：双足行走技能PDW+ZMP、双目立体视觉、足球布阵战略、多机器人协作算法、粒子滤波定位、单/多自主的行为决议计划等内容。
通过由浅入深的训练体系，引导学生逐渐探究学习到有关机器视觉、行为剖析和机器人行走操控的常识，习惯不同阶段学生的需求，训练学生们的学习和探究才能。
（三）训练教育以赛促学
通过比赛训练，学生串联起整个在校学习进程中的多门专业课，用以处理针对性问题。例如嵌入式体系方面的常识，建立处理建立程序环境linux体系并在B-human环境的创立机器人人物，改写NAO机器人的操作程序；运用机器视觉常识，处理机器人行走鸿沟信息，球门辨认信息等；运用核算机网络的常识处理机器人接力竞走中队友之间通讯问题。在训练教育的一起，联接学生许多专业课程。使比赛训练教育并不仅仅为了赢得比赛而学，真实到达以学促赛，以赛促学的良性循环。
六、结语
通过几年的人型机器人比赛教育，殷切的体会到学生关于常识的渴求和关于成功的巴望。比赛训练教育有其特别的当地，涉猎常识内容宽广。既要不断紧跟世界国内最新人型机器人研讨进展，又要兢兢业业耐性详尽的引领学生处理一个又一个学习问题。为了习惯更多更快的技能迭代，作为教师只要不断学习新的常识，不断改善教育办法，才能使学生学有所得，赛有所获。
作者：高唯 王晓丽 李杰
作者单位：长春大学电子信息工程学院
来历：信息体系工程
责任修改：
