集控式微型足球機器人決策部分王楓

1、 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng) 集控式微型足球機器人 決策部分決策部分 人工智能與機器人研究所 -牛牛實驗室 王楓王楓 2022-2-161 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-16219921992年，加拿大學者年，加拿大學者Alan Alan MackworthMackworth教授率先提教授率先提出并研制了具有自主視覺和決策能力的機器人追出并研制了具有自主視覺和決策能力的機器人追逐足球并開展對抗逐足球并開展對抗. .同年，在東京召開的同年，在東京召開的“關于人工智能領域嚴重挑關于人工智能領域嚴重挑戰(zhàn)學術研討會戰(zhàn)學術研討會”上，與會者經過認真的論證，共上，與會者經過認

2、真的論證，共同決定開展機器人足球活動同決定開展機器人足球活動。國際機器人足球協(xié)會（國際機器人足球協(xié)會（FIRAFIRA）和機器人世界杯賽）和機器人世界杯賽會（會（RoboCupRoboCup）已經組織了各種形式的機器人足球）已經組織了各種形式的機器人足球“世界杯賽世界杯賽”，使得這一活動蓬勃興起，使得這一活動蓬勃興起。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-163 1.仿真組比賽 RoboCupRoboCup主要比賽項目主要比賽項目 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1642 中型組比賽 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)3 四腿組比賽2022-2-165 足球機

3、器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)4.RoboCup 類人組比賽2022-2-166 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)FIRA比賽類型：比賽類型：微型組：小型組（微型組：小型組（3vs3）、中型組（）、中型組（5vs5）、）、大型組（大型組（7vs7）和改進大型組（）和改進大型組（11vs11）2022-2-167 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2. FIRA仿真組比賽2022-2-168 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-169集集 控控 式式 系系 統(tǒng)統(tǒng) 概概 念念 圖圖小車子系統(tǒng)視覺子系統(tǒng)決策子系統(tǒng)總控子系統(tǒng)通訊子系統(tǒng) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-

4、2-1610 一個典型的微型足球機器人系統(tǒng)從功能看包括:（1）視覺子系統(tǒng)：）視覺子系統(tǒng)： 視覺子系統(tǒng)是機器人的眼睛。它由懸掛視覺子系統(tǒng)是機器人的眼睛。它由懸掛在球場中圈上空約在球場中圈上空約2米的攝像頭攝取圖像，米的攝像頭攝取圖像，送入主計算機進行分析。由于雙方各有不送入主計算機進行分析。由于雙方各有不同顏色的隊標（黃色和藍色），而機器人同顏色的隊標（黃色和藍色），而機器人也有不同的隊員色標。這樣計算機就可以也有不同的隊員色標。這樣計算機就可以通過顏色分隔來識別全部機器人與球的位通過顏色分隔來識別全部機器人與球的位置與朝向了。置與朝向了。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-16

5、11（2）決策子系統(tǒng)：）決策子系統(tǒng)： 裝在主機中的決策子系統(tǒng)根據視裝在主機中的決策子系統(tǒng)根據視覺系統(tǒng)給出的數(shù)據，應用專家系統(tǒng)技覺系統(tǒng)給出的數(shù)據，應用專家系統(tǒng)技術，判斷場上攻守態(tài)勢，分配本方機術，判斷場上攻守態(tài)勢，分配本方機器人攻守任務，決定各機器人的運動器人攻守任務，決定各機器人的運動軌線，然后形成給各小車左右輪輪速軌線，然后形成給各小車左右輪輪速的命令值的命令值。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1612（3）通訊子系統(tǒng)：）通訊子系統(tǒng)： 無線通訊子系統(tǒng)從主機拿到命令值，再無線通訊子系統(tǒng)從主機拿到命令值，再由獨立的發(fā)射裝置與裝在小車上的接收模由獨立的發(fā)射裝置與裝在小車上的接收

6、模塊建立無線通訊聯(lián)系，遙控場上各機器人塊建立無線通訊聯(lián)系，遙控場上各機器人的運動。的運動。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1613（4）小車子系統(tǒng)：）小車子系統(tǒng)： 機器人小車由車架、車輪、電機、機器人小車由車架、車輪、電機、減速機、測速碼盤、驅動電源、單片機減速機、測速碼盤、驅動電源、單片機控制電路與無線接收模塊等構成。它可控制電路與無線接收模塊等構成。它可以按著主機發(fā)出的命令調整左、右輪轉以按著主機發(fā)出的命令調整左、右輪轉速，以保證按預定的軌跡運動。速，以保證按預定的軌跡運動。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1614（5）總控子系統(tǒng)：）總控子系統(tǒng)： 總

7、控子系統(tǒng)不僅是人機交互接口，而且總控子系統(tǒng)不僅是人機交互接口，而且更恰當?shù)恼f是整個系統(tǒng)的大管家，負責管更恰當?shù)恼f是整個系統(tǒng)的大管家，負責管理整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，各個子系統(tǒng)的初理整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，各個子系統(tǒng)的初始化，對各個子系統(tǒng)進行賽前測試，以及始化，對各個子系統(tǒng)進行賽前測試，以及診斷系統(tǒng)故障，全部都通過總控子系統(tǒng)完診斷系統(tǒng)故障，全部都通過總控子系統(tǒng)完成。成。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1615微型足球機器人系統(tǒng)原理圖微型足球機器人系統(tǒng)原理圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1616 機器人決策子系統(tǒng)機器人決策子系統(tǒng)1 決策子系統(tǒng)的任務與特點決策子系統(tǒng)

8、的任務與特點2 決策推理模型決策推理模型3 隊形與角色分配隊形與角色分配4 典型動作設計與安排典型動作設計與安排5決策系統(tǒng)結構設計決策系統(tǒng)結構設計6 決策系統(tǒng)的完善與豐富決策系統(tǒng)的完善與豐富7牛牛決策牛牛決策 函數(shù)系統(tǒng)函數(shù)系統(tǒng) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1617MiroSot 3:3比賽瞬間比賽瞬間藍隊誰進攻合適？藍隊誰進攻合適？ 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1618 X Y R1 72 41 193R2 71 75 167R3 4 65 360ER1 106 49 272ER2 110 84 155ER3 145 73 90B 88 71 0請回

9、答：藍隊誰進攻合適？請回答：藍隊誰進攻合適？從視覺子系統(tǒng)或者仿真環(huán)境實際得到的信息從視覺子系統(tǒng)或者仿真環(huán)境實際得到的信息 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1619決策系統(tǒng)的形象比喻The imaginative explanationPlaygroundBlind PlayerBlind PlayerBlind PlayerObserverwith bright eyesInput matrixBlind CoachOutput matrix1 決策子系統(tǒng)的任務與特點決策子系統(tǒng)的任務與特點 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1620決策子系統(tǒng)的任務任務任務就是

10、根據當前球就是根據當前球場上的比賽形勢，做出布場上的比賽形勢，做出布署，給隊員發(fā)出指令，擔署，給隊員發(fā)出指令，擔負起教練員的職責。負起教練員的職責。決策決策系統(tǒng)系統(tǒng)O=f(I)視覺系統(tǒng)視覺系統(tǒng)辨識結果辨識結果人機界面人機界面決策設定決策設定各機器人各機器人輪速設定值輪速設定值IO輸出輸出 3 32 2 矩陣矩陣 O O輸入輸入 7 73 3 矩陣矩陣 I I 確定函數(shù)確定函數(shù) O = f ( I )O = f ( I ) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1621足球機器人六步推理模型1 1 輸入信息預處理；輸入信息預處理；計算有關實體速度、相對距離、角度計算有關實體速度、相對

11、距離、角度等等2 2 態(tài)勢分析與策略選擇；態(tài)勢分析與策略選擇；3 3 隊形確定與角色分配；隊形確定與角色分配；4 4 目標位置確定；目標位置確定；5 5 運動軌跡規(guī)劃；運動軌跡規(guī)劃；6 6 左右輪速確定。左右輪速確定。一般說來一般說來1 1、4 4、5 5、6 6 步為演繹推理，可以由數(shù)學模型計算步為演繹推理，可以由數(shù)學模型計算2 2、3 3 步為產生式推理，應該由專家系統(tǒng)來完成步為產生式推理，應該由專家系統(tǒng)來完成2 決策推理模型決策推理模型 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1622首先完成演繹推理首先完成演繹推理1 準備好決策需要的各種狀 態(tài)變量函數(shù)值 條件4、5、6 作為

12、動作安排可以 統(tǒng)一規(guī)劃 歸宿 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-16233 隊形與角色分配隊形與角色分配隊形隊形球員在場上的相對位置關系。它是和比賽雙球員在場上的相對位置關系。它是和比賽雙方特點及場上形勢密切相關的。它直接關系到攻守策方特點及場上形勢密切相關的。它直接關系到攻守策略。略。足球場上的隊形有足球場上的隊形有4-3-34-3-3，4-4-24-4-2，3-5-23-5-2等。等。機器人足球車速可在機器人足球車速可在2 2米以上，攻守轉換極為神速，常米以上，攻守轉換極為神速，常常視球的位置、運動速度和方向而決定。隊形多構成常視球的位置、運動速度和方向而決定。隊形多構成堵

13、截和圍攻之勢堵截和圍攻之勢。隊形和角色分配密切相關。主攻或主防角色確定之后，隊形和角色分配密切相關。主攻或主防角色確定之后，其他隊員呈配合之勢。其他隊員呈配合之勢。角色分配有相應準則給出。如最近、最有利等。角色分配有相應準則給出。如最近、最有利等。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1624足球機器人動作設計與實現(xiàn)足球機器人動作設計與實現(xiàn)動作是比賽活動的基本單元動作是比賽活動的基本單元任何精彩激烈的比賽都是由球員的一任何精彩激烈的比賽都是由球員的一系列動作構成的系列動作構成的動作是決策子系統(tǒng)的最終歸宿，是決動作是決策子系統(tǒng)的最終歸宿，是決策的基礎和保證策的基礎和保證準確有效的動

14、作實現(xiàn)，意味球員具有準確有效的動作實現(xiàn)，意味球員具有良好的基本技能良好的基本技能4典型動作設計與安排典型動作設計與安排 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1625動作設計的目標動作設計的目標如何從眼花繚亂的比賽中歸納提煉出有如何從眼花繚亂的比賽中歸納提煉出有限的基礎性的單元動作限的基礎性的單元動作如何構造和設計足球機器人的動作體系、如何構造和設計足球機器人的動作體系、定義動作空間定義動作空間如何設計和實現(xiàn)各種動作如何設計和實現(xiàn)各種動作 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1626足球機器人動作特點分析足球機器人動作特點分析各種動作都是通過機器人的線速度、角速度、各

15、種動作都是通過機器人的線速度、角速度、位移和軌跡來實現(xiàn)的位移和軌跡來實現(xiàn)的一切動作都是由小車的速度控制來實現(xiàn)的。一切動作都是由小車的速度控制來實現(xiàn)的。最終都落實到小車左、右輪速的計算，都落最終都落實到小車左、右輪速的計算，都落實到實到VLVL、VRVR函數(shù)的設計上函數(shù)的設計上動作設計與實現(xiàn)屬于機器人運動學范疇的問動作設計與實現(xiàn)屬于機器人運動學范疇的問題，當前位姿題，當前位姿 期望位姿期望位姿動作設計的不唯一性動作設計的不唯一性 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1627動作的層次關系動作的層次關系基本動作基本動作Basic Actions, BA技術動作技術動作Skilled

16、Actions, SA組合動作組合動作( (單人單人) ) Combinatorial Action, CA 戰(zhàn)術動作戰(zhàn)術動作( (多人多人) ) Tactical Actions, TA 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1628動作空間組成示意圖動作空間組成示意圖基本動作基本動作技術動作技術動作組合動作組合動作戰(zhàn)術動作戰(zhàn)術動作 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1629ToPostion 到定點（停）到定點（停）TurnAngle轉動一定角度轉動一定角度MoveAlong向某點向某點( (或方向或方向) )作定向運動作定向運動基本動作基本動作Basic Ac

17、tion (BA) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1630到到 定定 點點 函函 數(shù)數(shù) 設設 計計kdkvdLkdkvdRdxdy22dydxd目標點機器人機器人方向角 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1631機器人運動動作示意圖機器人運動動作示意圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1632機機 器器 人人 轉轉 角角 函函 數(shù)數(shù) 示示 意意 圖圖)(1TTDTPLkkv)(1TTDTPLkkv目標角機器人X軸12機器人方向角 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1633技術動作技術動作Skilled Action (SA)

18、KickBallKickBall 踢球動作踢球動作ShootGoalShootGoal 射門射門TurnShootTurnShoot 轉身射門轉身射門DefenseBallDefenseBall 防球（回防）防球（回防）BlockManBlockMan 盯人防守盯人防守AvoidBoundAvoidBound 防止碰撞邊界防止碰撞邊界 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1634BLrRp1 p2T(切點切點)G圓弧射門算法示意圖圓弧射門算法示意圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1635 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1636中中分分線線射

19、射門門方方法法示示意意圖圖TiT1BG 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1637人工勢場法射門生成的勢場線示意圖人工勢場法射門生成的勢場線示意圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1638Skilled Action (Cont.)KeepGoal 守門員防守守門員防守ProcessBoundBall 邊界球處理邊界球處理ProcessCornerBall 角球處理角球處理PassBall2Pt 傳球到定點傳球到定點AvoidObst2Pt 避障礙到定點避障礙到定點 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1639dangerArea T2 目標點目

20、標點 T1 目標點目標點 機器人機器人 小球小球圖中分三種情況示意機器圖中分三種情況示意機器人守門動作的目標點人守門動作的目標點守守 門門 員員 動動 作作 示示 意意 圖圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1640R我方我方機器人機器人防防 守守 機機 器器 人人 盯盯 人人 動動 作作 示示 意意 圖圖Home對方機器人對方機器人ERRB 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1641 組合動作組合動作 Combinatorial Action(CA） 組合發(fā)球包括組合發(fā)球包括 ：PenaltyKick （罰點球）（罰點球）GoalKick （罰門球）（罰門球

21、）FreeBall（爭球）（爭球）FreeKick （罰任意球）（罰任意球） 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1642 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1643 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1644 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1645 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1646戰(zhàn)術動作戰(zhàn)術動作Tactical Action (TA)NormalKickoff 中場開球中場開球Pass2Shoot 一傳一射一傳一射BL_Pass2CenterShoot 底線傳中射門底線傳中射門 足球機器人決策系統(tǒng)足

22、球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1647動作函數(shù)幾何關系函數(shù)集信息預處理函數(shù)狀態(tài)函數(shù)狀狀 態(tài)態(tài) 函函 數(shù)數(shù)動動 作作 函函 數(shù)數(shù)信息預處理函數(shù)信息預處理函數(shù)幾何關系函數(shù)集幾何關系函數(shù)集相關函數(shù)集的關系相關函數(shù)集的關系 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1648 簡易簡易3-3決策系統(tǒng)設計思想決策系統(tǒng)設計思想簡單情況：專職守門員，簡單情況：專職守門員， MF/MG，AF/AG以我為主以我為主：只辨識我方位姿，不管對方只辨識我方位姿，不管對方以球位為前提以球位為前提：從球所在區(qū)域出發(fā)，開始推理從球所在區(qū)域出發(fā)，開始推理以距離為準則以距離為準則：按距離優(yōu)先原則分配角色按距離優(yōu)先原則分配

23、角色 （MF/MG， AF/AG）以個人技術為根本以個人技術為根本：固定角色動作映射關系，固定角色動作映射關系， 隊員間只有呼應，沒有配合隊員間只有呼應，沒有配合 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1649 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1650右右 攻攻 假假 設設 與與 球球 場場 分分 區(qū)區(qū) 546312789101112YXOGOALHOMEForwardlineHomelineDanger Area 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1651狀態(tài)狀態(tài)空間空間動作動作空間空間IO決決 策策 系系 統(tǒng)統(tǒng) 映映 射射 關關 系系 足球機器

24、人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-16525 決策系統(tǒng)結構設計決策系統(tǒng)結構設計視覺視覺信息信息信息信息預處理預處理態(tài)勢態(tài)勢分析分析任務分解任務分解隊形確定隊形確定決策層決策層角色角色分配分配機器人機器人管理器管理器隊形庫隊形庫角色庫角色庫管理層管理層角色解釋角色解釋技術技術動作動作基本基本動作動作執(zhí)行層執(zhí)行層速度速度指令指令決策系統(tǒng)工作流程圖決策系統(tǒng)工作流程圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-16531234567891731261822101112151619272823242925301314213220場地分區(qū)圖場地分區(qū)圖 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2

25、022-2-1654隊形號隊形號各機器人角色號各機器人角色號角色名稱角色名稱備備 注注15邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域1 1時的隊形時的隊形38中間等球中間等球25左上左上(30,135)180(30,135)180度等球度等球26左上左上(40,110)45(40,110)45度等球度等球25邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域2 2時的隊形時的隊形38中間等球中間等球26左上左上(40,110)45(40,110)45度等球度等球25左上左上(30,135)180(30,135)180度等球度等球325左上左上(30,135)180(30,135)180度等球度等球當球在區(qū)域當球在

26、區(qū)域3 3時的隊形時的隊形38中間等球中間等球28橫向等球橫向等球2(40,110)2(40,110)30橫向等球橫向等球4(20,90)4(20,90)422協(xié)助守門員協(xié)助守門員當球在區(qū)域當球在區(qū)域4 4時的隊形時的隊形29橫向等球橫向等球3(40,70)3(40,70)28橫向等球橫向等球2(40,110)2(40,110)38中間等球中間等球隊形庫存放內容（部分） 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1655隊形號隊形號各機器人角色號各機器人角色號角色名稱角色名稱備備 注注295邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域2929時的隊時的隊形形23一傳一射上射門一傳一射上射門37

27、右下中間等球右下中間等球24一傳一射下射門一傳一射下射門305邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域3030時的隊時的隊形形37右下中間等球右下中間等球24一傳一射下射門一傳一射下射門4下邊界守候下邊界守候315邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域3131時的隊時的隊形形35左下中間等球左下中間等球38中間等球中間等球14近距離下協(xié)助近距離下協(xié)助325邊線推球邊線推球當球在區(qū)域當球在區(qū)域3232時的隊時的隊形形34左上中間等球左上中間等球38中間等球中間等球13近距離上協(xié)助近距離上協(xié)助隊形庫存放內容（部分） 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1656角色號角色號角角 色色 名名

28、稱稱動動 作作 內內 容容0靜止靜止左右輪速度均為左右輪速度均為0 04下邊界守候下邊界守候調用函數(shù)調用函數(shù)BoundDefenceBoundDefence（）避開球并在下邊界等候球（）避開球并在下邊界等候球5邊線推球邊線推球調用函數(shù)調用函數(shù)BoundPushBallBoundPushBall（）將球踢出本方門區(qū)附近（）將球踢出本方門區(qū)附近6撥球出邊界撥球出邊界調用函數(shù)調用函數(shù)PushBallofBoundPushBallofBound（）將球踢向對方半場（）將球踢向對方半場7小禁區(qū)上平行護球小禁區(qū)上平行護球調用函數(shù)調用函數(shù)ParallelDefenceParallelDefence（）在小禁

29、區(qū)上線護球（）在小禁區(qū)上線護球11射門射門調用函數(shù)調用函數(shù)Vect_MidShoot1Vect_MidShoot1（）執(zhí)行射門動作（）執(zhí)行射門動作12守門守門調用函數(shù)調用函數(shù)GoalieActionGoalieAction（）執(zhí)行守門動作（）執(zhí)行守門動作13近距離上協(xié)助近距離上協(xié)助調用函數(shù)調用函數(shù)ptWaitptWait（）在球上方或后上方協(xié)助進攻或防守（）在球上方或后上方協(xié)助進攻或防守14近距離下協(xié)助近距離下協(xié)助調用函數(shù)調用函數(shù)ptWaitptWait（）在球下方或后下方協(xié)助進攻或防守（）在球下方或后下方協(xié)助進攻或防守20三角進攻后側后等三角進攻后側后等球球調用函數(shù)調用函數(shù)ptWaitptW

30、ait（）在球后上方或后下方等球（在（）在球后上方或后下方等球（在Y Y方向比球方向比球更遠離球門）更遠離球門）21掃球掃球調用函數(shù)調用函數(shù)ClearBallClearBall（）完成掃球動作（詳見該函數(shù)）（）完成掃球動作（詳見該函數(shù)）22協(xié)助守門員協(xié)助守門員調用函數(shù)調用函數(shù)ParallelDefenceParallelDefence（）在小禁區(qū)線上協(xié)助守門員防守（）在小禁區(qū)線上協(xié)助守門員防守角色庫存放內容（部分） 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1657角色號角色號角角 色色 名名 稱稱動動 作作 內內 容容25左上左上(30,135)180(30,135)180度等度等球

31、球調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（3030，135135）等球，并使機器人的角度為）等球，并使機器人的角度為180180度。度。26左上左上(40,110)45(40,110)45度等度等球球調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（4040，110110）等球，并使機器人的角度為）等球，并使機器人的角度為4545度。度。28橫向等球橫向等球2(40,110)2(40,110)調用函數(shù)調

32、用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（4040，110110）等球，并使機器人的角度為）等球，并使機器人的角度為9090度。度。29橫向等球橫向等球3(40,70)3(40,70)調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（4040，7070）等球，并使機器人的角度為）等球，并使機器人的角度為9090度。度。30橫向等球橫向等球4(20,90)4(20,90)調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToP

33、ositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（2020，9090）等球，并使機器人的角度為）等球，并使機器人的角度為9090度。度。37右下中間等球右下中間等球調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定點到定點（165165，4545）等球，并使機器人對準球。）等球，并使機器人對準球。38中間等球中間等球調用函數(shù)調用函數(shù)ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到球場中到球場中點等球，并

34、使機器人的角度為點等球，并使機器人的角度為9090度。度。角色庫存放內容（部分） 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1658角色庫角色庫隊形庫隊形庫視覺視覺輸入輸入信息信息 預處理預處理態(tài)勢態(tài)勢 分析分析任務任務分解分解隊形隊形確定確定隊形隊形1 1隊形隊形2 2 隊形隊形 隊形隊形n n角色角色分配分配角色角色1 1 角色角色2 2 角色角色 角色角色n n 機器人管理器機器人管理器R1R2RRn機器人動作選擇機器人動作選擇機器人左右輪速機器人左右輪速三層遞階決策模型三層遞階決策模型站到哪？干什么？誰上崗？做什么？執(zhí)行動作 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1

35、6597 決策系統(tǒng)的完善與豐富決策系統(tǒng)的完善與豐富在比賽過程中經常會出現(xiàn)一些令局外人費解的現(xiàn)象。在比賽過程中經常會出現(xiàn)一些令局外人費解的現(xiàn)象。當兩隊的主攻隊員頂牛僵持，而協(xié)攻隊員仍然當兩隊的主攻隊員頂牛僵持，而協(xié)攻隊員仍然“恪盡職守恪盡職守”旁邊觀望，這時就會出現(xiàn)球無人問津的情況。旁邊觀望，這時就會出現(xiàn)球無人問津的情況。如果規(guī)劃的軌跡有一段超出邊界，那么機器人就會不斷地如果規(guī)劃的軌跡有一段超出邊界，那么機器人就會不斷地往外沖，人們會奇怪機器人怎么總撞邊墻？往外沖，人們會奇怪機器人怎么總撞邊墻？機器人足球是人工智能領域中頗具挑戰(zhàn)性的課題，而其智機器人足球是人工智能領域中頗具挑戰(zhàn)性的課題，而其智能

36、又集中體現(xiàn)在決策系統(tǒng)之中，這樣機器人足球系統(tǒng)就會能又集中體現(xiàn)在決策系統(tǒng)之中，這樣機器人足球系統(tǒng)就會隨著人工智能領域成果的不斷豐富而更具有觀賞魅力。隨著人工智能領域成果的不斷豐富而更具有觀賞魅力。 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1660 Startx()函數(shù)函數(shù)是決策子系統(tǒng)的入口函數(shù)，其運行包含有以下步驟是決策子系統(tǒng)的入口函數(shù)，其運行包含有以下步驟： 一、信息預處理：信息的簡單提取一、信息預處理：信息的簡單提取1、函數(shù)名：、函數(shù)名：preprocess()2、參數(shù)入口與出口：無、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：記錄前七個周期球和機器人的位置，預測球的相關信息、函數(shù)功能：記錄前

37、七個周期球和機器人的位置，預測球的相關信息。二、二、態(tài)勢分析：特征狀態(tài)提取態(tài)勢分析：特征狀態(tài)提取沒有單獨作為函數(shù)，但是隱含在任務分解和隊形確定中：沒有單獨作為函數(shù)，但是隱含在任務分解和隊形確定中：函數(shù)名：函數(shù)名：GetAreaNo()參數(shù)入口與出口：傳入：參數(shù)入口與出口：傳入：VecPosition posBall 返回：返回：int nAreaNo3、函數(shù)功能：基于球的位置將場地分為、函數(shù)功能：基于球的位置將場地分為19個區(qū)個區(qū)。7.牛牛決策 函數(shù)系統(tǒng) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1661三、決策制定：制定具體決策，包括以下幾部分：三、決策制定：制定具體決策，包括以下幾

38、部分：（一）任務分解和隊形確定任務分解和隊形確定：從特征狀態(tài)空間到策略空間的映射從特征狀態(tài)空間到策略空間的映射主函數(shù)主函數(shù)1、主函數(shù)名、主函數(shù)名：taskDecompose()2、參數(shù)入口與出口：無、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：根據球所在的區(qū)域號碼判斷目前比賽的模式和情況，得、函數(shù)功能：根據球所在的區(qū)域號碼判斷目前比賽的模式和情況，得到我方機器人應排出的基本陣型。到我方機器人應排出的基本陣型。相關函數(shù)相關函數(shù)：函數(shù)名：函數(shù)名：formInterpret()2、參數(shù)入口與出口：無、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：對基本陣型進行解釋，得出除守門員外的其余四名機器、函數(shù)功能：對基本陣型進行解釋，

39、得出除守門員外的其余四名機器人應完成的任務人應完成的任務。牛牛函數(shù)系統(tǒng) 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)（二）角色分配角色分配：根據機器人的自身條件給各個機器人分配不同根據機器人的自身條件給各個機器人分配不同角色角色主函數(shù)主函數(shù)1、主函數(shù)名、主函數(shù)名：charAllot()2、參數(shù)入口與出口：無、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：根據計算出來的指標，將目前陣型各個角色分配、函數(shù)功能：根據計算出來的指標，將目前陣型各個角色分配給各個機器人。給各個機器人。相關函數(shù)：相關函數(shù)：1、函數(shù)名：、函數(shù)名：charInterpret()2、參數(shù)入口與出口：傳入、參數(shù)入口與出口：傳入：int robotN,

40、int charNo 返回返回：int* pCycle3、函數(shù)功能：計算出各個角色具體動作的完成時間或執(zhí)行動作、函數(shù)功能：計算出各個角色具體動作的完成時間或執(zhí)行動作。2022-2-1662 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)（三）機器人管理器機器人管理器（一）主函數(shù)1、主函數(shù)名：RobotManager()2、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：將上層決策決定的角色分配結果傳遞給每一個機器人，是機器人明確其職責，同時把上個周期的隊形和角色分配結果存儲起來。2022-2-1663 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2022-2-1664（四）動作執(zhí)行：根據角色分配結果得到機（四）動作執(zhí)行：根據角

41、色分配結果得到機器人的動作一致左右輪速度器人的動作一致左右輪速度（一）主函數(shù)（一）主函數(shù)1、主函數(shù)名、主函數(shù)名：actProcess()2、參數(shù)入口與出口：無、參數(shù)入口與出口：無3、函數(shù)功能：調用、函數(shù)功能：調用charInterpret()函數(shù)；處函數(shù)；處理如下特殊情況：當非守門員的我方隊員在理如下特殊情況：當非守門員的我方隊員在門區(qū)里時，立刻出門區(qū)；當我方隊員在對方門區(qū)里時，立刻出門區(qū)；當我方隊員在對方門區(qū)，而其又非目前隊型中最重要的角色，門區(qū)，而其又非目前隊型中最重要的角色，則退出對方禁區(qū)；存儲本周期的各機器人輪則退出對方禁區(qū)；存儲本周期的各機器人輪速備下一周期用。速備下一周期用。 足球

42、機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)（二）相關函數(shù)：1 機器人基本動作函數(shù):1.ToPositionN()函數(shù)功能：根據目標機器人的位姿和所要到的定點，應用PD算法對機器人和目標的角度偏差進行控制，速度與角度偏差成負指數(shù)關系，即偏差越大速度越小。2022-2-1665 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)2.ToPositionPD()基本思想：誤差消除法：根據PD算法，分別逐步將機器人與目標點之間的距離和夾角消除為0。2022-2-1666 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)3.TurnToAnglePD()參數(shù)入口與出口：傳入：int nRobot double dAngle 返回：int Result函數(shù)功能：其基本思想也是PD誤差消除法，將機器人與指定角度之間的誤差消除為0。根據傳入的小車位姿、指定角度和轉動方向，快速使小車轉動到指定角度。2022-2-1667 足球機器人決策系統(tǒng)足球機器人決策系統(tǒng)4.TurnTo