格斗机器人

格斗机器人（Combat Robots）是一种用于进行格斗比赛的机器人。^[1][4]

格斗机器人在全球有几十年的发展历史，从品类上又可细分为轮式机器人格斗、双足机器人格斗、巨型机器人格斗等。^[5]格斗机器人根据机器人的整体重量分为不同的重量等级，在这些等级分类中，还会存在很多数量的武器类型。格斗机器人的重量等级从25克到350磅不等。除了重量等级，参与格斗的格斗机器人还分为三类不同的等级：全接触或标准级、运动员级和塑料级。^[1]

1992年，马克·索普（Marc Thorpe）萌生了创建格斗机器人的想法，1993年，他开始为他的格斗机器人活动计划做广告。次年，被称为“机器人大战”的首届格斗机器人比赛举行。被称为战斗机器人先驱的马克·索普于 1994 年创立了 Robot Wars，他的早期活动为1999年创建的格斗机器人大赛（BattleBots）奠定了基础。^[4]1999年，中国开始关注格斗机器人，^[6]2021年10月，中国上海运用格斗机器人举行了机器人格斗赛。^[7]2024年，中国哈尔滨工业大学学生造“格斗机器人”夺国际大赛冠军。^[8]

格斗机器人，公认的起源是于1994年在美国旧金山举行的第一届美国机器人格斗大擂台赛事。这一机器人创新概念由马克·索普（Mark Thorpe）创立，他的灵感来源于在研发遥控真空吸尘器过程中意外发现的机械冲撞力。其独特的机器人和竞技形式收获广泛的关注。^[9]1999年8月，格斗机器人领域迎来了重要的里程碑，第一届官方格斗机器人比赛（BattleBots）在美国加利福尼亚州长滩举行，标志着格斗机器人文化的一个重要发展阶段。比赛中，格斗机器人按照重量分级，包括轻量千克级别的格斗机器人Kilobots（轮式25-55磅，腿式25-83磅）、重量兆级别的格斗机器人Megabots（轮式56-109磅，腿式84-164磅）、超重量级的格斗机器人Gigabots（轮式110-200磅，腿式165-300磅）。1999年11月，第二次格斗机器人比赛的举办进一步巩固了格斗机器人和比赛运动的地位，并通过电视按次付费的方式向更广泛的观众展示了格斗机器人的魅力。比赛采用了观众所熟悉的重量级和超级重量级机器人，使得格斗机器人的竞技更加精彩和激烈。 ^[2]

1999年，中央电视台引进转播英国机器人格斗比赛《机器人大擂台》(RobotWars)，引发国内民众高度关注格斗机器人和相关赛事。^[6]2021年10月，中国上海运用格斗机器人举行了机器人格斗赛，共有12-16支热爱格斗机器人竞技，来自全国各地的顶尖职业战队进行比赛，展现格斗机器人的魅力。^[7]2024年，中国哈尔滨工业大学学生造“格斗机器人”夺国际大赛冠军。^[8]

轮式机器人具有结构简单、节能、高速、制造成本低等优点，因而得到了广泛应用。在纯滚动条件下，轮式机器人的机动性受到限制，需要根据移动机器人的移动特点来选择配置不同的车轮。轮式机器人相对于其他移动结构，如腿式机器人和履带式机器人运动得更快，而消耗的能量相对较少。从控制的角度来看，轮式机器人由于其简单的机械结构和较好的稳定性，也较容易控制。轮式机器人的弊端是在粗糙地面和崎岖地形的应用中比较困难。^[10]

轮式格斗机器人需完成自主登台、自动巡航、目标搜索与攻击以及掉落后自主返场等功能。整个格斗比赛过程无需人工操作。设计上，机器人被分为机械、控制、传感和驱动四大系统，利用多种传感器进行信息采集，实现环境识别和目标定位，以协同控制和高效驱动完成复杂任务。实战测试验证了机器人的灵活性和场地适应性，确保格斗机器人能独立执行任务并满足竞赛标准。^[11]新型轮式自主格斗机器人集成了移动机构、环境与目标感知、高功率驱动、嵌入式控制以及深度学习驱动的目标识别等多项技术。经过反复试验和调整，机器人能够在多种情况下自动上台，并在台上进行敌情检测与对抗，满足了设计和比赛的需求。同时，利用比赛中收集的数据对机器人进行进一步优化，确保其在智能格斗领域的领先地位。^[12]通过实验证明的软硬件系统设计方案，轮式机器人格斗时不仅越障能力强，气铲结构快速钳制对手机器人，防侧翻功能良好，具备较强格斗能力，并轻松完成投掷火炬的任务的多种功能。^[13]

足式机器人相较于轮式和履带式机器人，展现出更优的地形适应性、灵活性和越障能力，能够进入更多种类的空间。双足机器人模仿人类步态，具有高度的运动灵活性和障碍躲避能力，能够执行行走、越障和上下楼梯等复杂动作。^[14]仿人型格斗机器人采用STM32F407单片机作为核心控制单元,自主构思控制方案进行系统设计，参考在仿人搏击中运用到的各种动作方案进一步实验研究,通过蓝牙模块控制单片机系统完成各种仿人动作。实践证明,机器人系统在格斗中延时低、准确度高，具有一定的实用性。^[15]例如，波士顿动力公司的Atlas机器人能够执行过独木桥、跳跃、斜坡行走、支撑跨栏和后空翻等高难度动作，其运动能力接近人类。 在设计上，双足机器人需平衡自由度与行走稳定性和步态规划的复杂性。通常，机器人的每条腿会设计有三个自由度，分别对应髋关节、膝关节和踝关节，从而形成双腿共六个自由度的配置。在步态规划中，机器人需要协调抬腿、转动髋kuān关节和移动脚步等动作。为了实现这些动作，在机器人的六个关节处各安装一个舵机，并通过铝制连接件进行刚性连接，确保结构稳定且轻便。同时，机器人的脚底采用铝材平面骨架，以增强行走时的稳定性。^[14]

双足格斗机器人能进行完全自主对抗，在日本Robo-One的首届自主两足格斗锦标赛中，格斗机器人的比赛没有场边墙壁或标记，且禁止使用机器人头顶摄像头。所有传感器必须内置在机器人体内。参赛者可以通过无线连接使用外部计算机控制机器人，但比赛强调的完全靠机器人的全自主性。 在传感技术上，一些机器人采用飞行时间摄像头进行3D定位，或结合小型单板计算机（Raspberry Pi）和计算机视觉和机器学习软件库（OpenCV）的可见光摄像头来检测对手。根据录像数据分析表明，许多成功的机器人依赖于更简单的红外或超声波传感器阵列，这在无障碍的擂台上被证明是快速而有效的技术。^[16]

巨型格斗机器人通常动作缓慢、笨拙。此类格斗机器人使用了上千个摄像机切换来增强动作效果。格斗赛间休息间隙就需进行一两天的机器人修理和调整，以使机器人重新运行格斗。 ^[17]

2015年，美国工程师Gui Cavalcanti和Matt Oehrlein设计并制造了Mk. II MegaBot，一种可由人类驾驶的巨型格斗机器人。该机器人能够在坦克履带上移动，并能发射重达3磅的炮弹，旨在与全球唯一的另一台巨型驾驶机器人——由日本水道桥重工制造的4.5吨的巨型机器人Kuratas进行对决。 MegaBots随后推出了巨型机器人Eagle Prime，它是5米高、拥有430马力的机器人，配备了模块化武器系统，可以安装多种武器，包括一个40马力的电锯、一个直径2英尺的钻头螺旋钻、两个多用途抓斗臂，以及一门双管加农炮。Eagle Prime的驾驶舱后方设有驾驶员座位，前方则是炮手位置。驾驶员通过七个不同的监视器来操作机器人的底座和支腿，而炮手则负责控制躯干扭转和手臂动作。炮手能够切换瞄准模式，播放八种不同的动画动作，并使用“任务空间控制”来微调爪子的位置或通过不同方向进行旋转，驾驶员也能够全面控制机器人。 Eagle Prime拥有26个自由度，需要两位操作员协同工作来执行战斗动作。在建造过程中，尽可能多地使用了商用现成（COTS）部件，每个部件到货时进行功能验证，确保其正常工作，并在组装成整个系统前进行测试。^[18]

参考2017年美日的三场巨型机器人格斗赛巨型机器人的对战中，日本水道桥重工（Suidobashi Heavy Industries）的Kuratas巨型格斗机器人以每小时18英里的速度快速接近对手，并用拳头击败了博茨公司（MegaBots）的Iron Glory格斗机器人。Iron Glory也是巨型格斗机器人，重6吨，设计用于远程战斗，装备有6英寸大炮和导弹发射器，但在近战中不敌Kuratas。 MegaBots也推出了更大型的巨型格斗机器人Eagle Prime，这是一款12吨重、16英尺高的机器人，拥有每小时10英里的最高速度和430马力，配备了远程加农炮、伐木抓斗臂和链锯。它在与Kuratas的对战中，Eagle Prime展示了其预编程动作和更快的反应时间，最终在近身战中利用链锯和控制策略，对Kuratas造成了决定性损伤，实现了技术性击倒。MegaBots Inc.表示有更大的目标是建立一个合法的巨型机器人战斗体育联赛。尽管这场格斗赛表明巨型机器人战斗需要规范规则和规定（比如体重级别），但它证明了在资源和预算充足的情况下，巨型机器人格斗的比赛是可行的。^[19]

类型	案例	图片
顶置水平旋转武器机器人	案例机器人：Son of Whyachi 武器：顶置的横向三杆转刀（顶部高速水平旋转武器攻击对手） 优点：具有超高的攻击力。武器完全覆盖自身，实现攻击和防御的完美结合 缺点：由于武器动力强劲，所以反扭严重，使其很难驾驶。武器巨大的威力很容易在攻击对手时，造成自身的失衡并发生自损。翻倒后几乎无法复位
竖直旋转武器机器人	案例机器人：Nightmare 武器：前置的纵向转盘（使用高速竖直旋转的武器攻击） 优点：具有超高的攻击力。由下向上攻击对手，可以将对手击飞，而对自身的反作用力是向下的，不容易造成自身失衡 缺点：由于武器高速旋转产生的陀螺效应，使其转向困难，很难驾驶。武器攻击没有着力点时，攻击效果差
弹射武器机器人	案例机器人：Bronco 武器：气动的弹射板（使用高压空气驱动的弹射器攻击） 优点：具有很高的弹射力量，可将对手弹飞，甚至可将对手弹入场地的OOTA区域，直接KO对手 缺点：由于气动系统结构复杂，常会发生气路方面故障；机器人的体积较大，外壳较薄，防御较低。气动系统的危险性也较大
旋转鼓武器机器人	案例机器人：Minotaur 武器：前置的高速旋转的滚筒（使用高速竖直旋转的转鼓攻击） 优点：结构简单，性能稳定，具有超高的攻击力。由下向上攻击对手，可将对手击飞，对自身的反作用力向下，不容易造成自身失衡。武器自身可提供大面积防御 缺点：武器高速旋转产生的陀螺效应，使其转向困难，很难驾驶。武器转速过高，效事较低，没有着力点时，攻击效果差
举升武器机器人	案例机器人：Stinger 武器：举升臂（使用电力或气动为动力，驱动举升臂将对手掀起） 优点：举升武器是一种结构简单，容易实现，性能稳定，具有理想攻击效果的武器。一般的举升武器机器人都有较好的防御力和移动灵活性 缺点：武器攻击力低，很难造成致命伤害
凿击武器机器人	案例机器人：Beta 武器：向下攻击的落锤（使用电力或气动为动力，驱动重锺zhōng、凿斧为武器攻击对手） 优点：由上向下攻击对手薄弱的顶部，产生的巨大震动使对手受到内部损伤。一般的凿击类武器机器人都有较好的防御力 缺点：攻击频率较低，攻击时机不好把握。武器系统制造难度较大，很难实现理想攻击效果
穿刺武器机器人	案例机器人：Photonstorm 武器：液压的穿刺武器（使用液压动力的巨大力量驱动锥形武器刺穿对手护甲） 优点：成功发动攻击时对手很难摆脱。由上向下攻击对手的顶部薄弱装甲，容易将其刺穿 缺点：武器系统最为复杂，占用较大的重量和体积，造成自身护甲防御较差。攻击频率较低，把握攻击时机难度较大

参考资料：^[20]

参考资料：^[1]

机器人重量等级有很多种，从25克到350磅，下面节选的重量等级分类是还活跃在赛事的格斗机器人。

参考资料：^[1]

得益于人工智能、机器人技术和其他技术创新，新的高科技运动正在世界各地拉开帷幕。从机器人上场踢足球，到飞行员控制的无人机像人类一样相互比赛，机器被证明有自己的竞争力。^[21]

自1997年第一届RoboCup以来，机器人已经取得了长足的进步，当时有40支球队参加，有5000名观众参加，但机器人很难找到球和移动。2019年RoboCup标准平台联赛，在澳大利亚悉尼举行，2021 年机器人世界杯有 300 多支球队参加，现在，机器人可以“可靠地找到球，移动非常快，并开始展示团队合作行为”。RoboCup的最终目标是到2050年用一支完全自主的人形机器人足球运动员团队，在符合国际足联的官方规则下，对抗最新的世界杯冠军，并赢得一场足球比赛。^[21]

2018年，相关媒体报到，30年前，唯一的战斗机器人仅出现在科幻电影和电视节目中，现在相关技术也广泛运用在军事战斗中。^[22]

格斗机器人之间存在相互克制关系，比如，一些举升、凿击类型的机器人前铲较低，防御性更好，比较克制水平旋转型格斗机器人；而水平旋转型机器人攻击凶猛，又比较克制防御较弱的竖直旋转型机器人；竖直旋转型机器人敏捷性更好。因此，材料选取、工业设计、策略偏重，甚至操纵者的“手滑”都是格斗机器人杀敌制胜的重要影响因素。^[9]

机器人格斗主要是通过手柄控制，有的还具备语音识别、面部识别等功能。格斗机器人需要实现性能和重量的平衡。格斗机器人最大的特点是对抗，因此它们身上携带的攻击工具、电子元件和护甲等都必须特别结实，而且稳定性极高，但是追求智能性能必然意味着使用更复杂、更重的元器件，就会遇到材料等瓶颈，所以，让格斗机器人像拳击选手一样完全自主地进行格斗还很难，大多数仍需要选手的遥控。也有选手开始尝试通过编程、人工智能等技术让格斗机器人进行自动进攻和防御。^[3]

首先，选择格斗机器人的攻击模式，完成外观设计，这一步决定了铁甲的基本类型。

第二，绘制完整的工程图，确定具体的设计方案，并采购一些核心零部件，确定机体大概重量。因为格斗机器人与拳击类似，存在不同量级的区分。

第三，完成机器人控制模块，也就是遥控器的最终设计和定稿。遥控器需通过无线电与机器人驱动和攻击模块进行有效连接。

最后，根据设计图稿中的不同需求，在工厂完成零部件制作，组装铁甲，并不断拼装调试直到实战。^[3]

参考2019年BattleBots锦标赛（“锦标赛”）参赛机器人设计要求规范，旨在尽可能少地限制设计过程，同时确保对其他参赛者公平，减少对赛场的损害，解决赛事安排问题，以及确保所有参赛者、工作人员和观众成员的安全。通常会在格斗机器人的移动性、控制性、装备武器、重量、组件保护、主开关、电压、电池、遥控器、使用材料和污染等方面加以规范。^[23]

1969年在丹佛MileHiCon举行的一次大会，会上宣讲了第一场宣传机器人战斗的实际比赛Critter Crunch。1989年10月，格斗机器人迷们聚集科幻大会（science fiction convention）有了机器人格斗的雏形。^[24]

以下列举在国际上知名的主要机器人格斗赛事：

起始年份	名称	简介	赛事LOGO
1994年	机器人大擂台（Robot Wars）[9]	1994年，马克·索普在获得《连线》杂志（Wired Magazine）提供的参加比赛所需的资金支持，作为交换条件，给与杂志一期格斗机器人赛事的特写。“机器人大擂台”赛得以开展[24]
1999年	博茨大战（Battle Bots）[9]	1999年8月，第一场正式的机器人战斗比赛博茨大战（Battle Bots）在美国加州长滩举行；1999年11月，举行了第二次比赛。使用观众熟悉的重量级和超重量级的格斗机器人，这次赛事通过付费转播，反响热烈。促使美国观众更加狂热该项机器人格斗运动[2]
2014年	机器人综合世界锦标赛（Robogames）[9]	2004年开始机器人综合世界锦标赛RobOlympics（现更名为Robogames）开始举办，其中格斗机器人组别成为了当时美国等级最高的格斗机器人赛事
2018年	世界机器人大赛（WRO） （含WRO常规赛、VEX机器人工程挑战赛、FTC科技挑战赛、FRC机器人设计挑战赛，格斗机器人大赛KOB全球机器人格斗大赛等赛事） [25]	世界机器人大赛自2015年创始以来，这项赛事已成功举办了7届，吸引了全球20余个国家近20万名选手参赛。通过多年的积淀成长大赛体系不断完善、竞赛内容不断丰富、参赛规模不断提升，已发展成为国内外影响广泛的机器人领域官方专业赛事，被各大主流媒体广泛赞誉为机器人界的“奥林匹克”