足球机器人决策设计.pptx

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1、2023/4/221RoboCup Soccer仿真比赛软件仿真比赛提供一个共用的服务程序作裁判，比赛双方程序通过网络协议和服务器进行连接，接受球场、足球和球员等相关实时信息，并做出自己的决策反馈给服务器。服务器发送场上信息客户程序发送球员指令客户程序接收场上信息服务器接收球员指令第1页/共34页2023/4/222RoboCup Soccer仿真比赛仿真2D第2页/共34页2023/4/223RoboCup Soccer仿真比赛仿真3D第3页/共34页2023/4/224大连市竞赛平台（演示）第4页/共34页2023/4/225MiroSot 3:3比赛瞬间比赛瞬间兰队谁进攻合适？兰队谁进攻

2、合适？从从3对对3谈起谈起（MiroSot 3:3)第5页/共34页2023/4/226 X Y R1 72 41 193R2 71 75 167R3 4 65 360ER1 106 49 272ER2 110 84 155ER3 145 73 90B 88 71 0请回答：兰队谁进攻合适？请回答：兰队谁进攻合适？从服务器端实际得到的信息第6页/共34页2023/4/227决策系统的形象比喻The imaginative explanationPlaygroundBlind PlayerBlind PlayerBlind PlayerObserverwith bright eyesInput

3、matrixBlind CoachOutput matrix决策系统的任务与特点决策系统的任务与特点第7页/共34页2023/4/228决策系统的任务决策系统的任务任务就是根据当前球场上的比赛形势，做出布署，给队员发出指令，担负起教练员的职责。决策系统O=f(I)视觉系统辨识结果人机界面决策设定各机器人轮速设定值IO输出输出 32 32 矩阵矩阵 O O输入输入 73 73 矩阵矩阵 I I 确定函数确定函数 O=f(I)O=f(I)第8页/共34页2023/4/229足球机器人六步推理模型1 1 输入信息预处理；输入信息预处理；计算有关实体速度、相对计算有关实体速度、相对 距离、角度等距离、

4、角度等2 2 态势分析与策略选择；态势分析与策略选择；3 3 队形确定与角色分配；队形确定与角色分配；4 4 目标位置确定；目标位置确定；5 5 运动轨迹规划；运动轨迹规划；6 6 运动指令确定。运动指令确定。一般说来一般说来1 1、4 4、5 5、6 6 步为演绎推理，可以由数学模型计算步为演绎推理，可以由数学模型计算2 2、3 3 步为产生式推理，应该由专家系统来完成步为产生式推理，应该由专家系统来完成决策推理模型决策推理模型第9页/共34页2023/4/2210队形与角色分配队形队形球员在场上的相对位置关系。它是和比赛球员在场上的相对位置关系。它是和比赛双方特点及场上形势密切相关的。它直

5、接关系到攻双方特点及场上形势密切相关的。它直接关系到攻守策略。守策略。足球场上的队形有足球场上的队形有4-3-34-3-3，4-4-24-4-2，3-5-23-5-2等。等。机器人足球车速可在机器人足球车速可在2 2米以上，攻守转换极为神速，米以上，攻守转换极为神速，常常视球的位置、运动速度和方向而决定。队形多常常视球的位置、运动速度和方向而决定。队形多构成堵截和围攻之势构成堵截和围攻之势。队形和角色分配密切相关。主攻或主防角色确定之队形和角色分配密切相关。主攻或主防角色确定之后，其他队员呈配合之势。后，其他队员呈配合之势。角色分配有相应准则给出。如最近、最有利等。角色分配有相应准则给出。如最

6、近、最有利等。第10页/共34页2023/4/2211足球机器人动作设计与实现足球机器人动作设计与实现动作是比赛活动的基本单元动作是比赛活动的基本单元任何精彩激烈的比赛都是由球员的一系列动作构成的任何精彩激烈的比赛都是由球员的一系列动作构成的动作是决策子系统的最终归宿，是决策的基础和保证动作是决策子系统的最终归宿，是决策的基础和保证准确有效的动作实现，意味球员具有良好的基本技能准确有效的动作实现，意味球员具有良好的基本技能典型动作设计与安排典型动作设计与安排第11页/共34页2023/4/2212动作的层次关系动作的层次关系基本动作基本动作Basic Actions,BA技术动作技术动作Ski

7、lled Actions,SA组合动作组合动作(单人单人)Combinatorial Action,CA 战术动作战术动作(多人多人)Tactical Actions,TA 第12页/共34页2023/4/2213仿真系统提供的基本函数仿真系统提供的基本函数stay()stay()：站在原地不动：站在原地不动turn(AngDeg angle)turn(AngDeg angle)：旋转：旋转dash(double power)dash(double power)：跑动：跑动kick(AngDeg angle,double power)kick(AngDeg angle,double power

8、)：踢球：踢球catchBall()catchBall()：扑球：扑球第13页/共34页2023/4/2214动作空间组成示意图基本动作技术动作组合动作战术动作第14页/共34页2023/4/2215技术动作技术动作Skilled Action(SA)KickBallKickBall 踢球动作踢球动作ShootGoalShootGoal 射门射门TurnShootTurnShoot 转身射门转身射门DefenseBallDefenseBall 防球（回防）防球（回防）BlockManBlockMan 盯人防守盯人防守AvoidBoundAvoidBound 防止碰撞边界防止碰撞边界第15页/共

9、34页2023/4/2216BLrRp1 p2T(切点切点)G园射门算法示意图园射门算法示意图第16页/共34页2023/4/2217Skilled Action(Cont.)KeepGoal 守门员防守守门员防守ProcessBoundBall 边界球处理边界球处理ProcessCornerBall 角球处理角球处理PassBall2Pt 传球到定点传球到定点AvoidObst2Pt 避避障障碍碍到到定定点点 第17页/共34页2023/4/2218dangerArea T2 目标点目标点 T1 目标点目标点 机器人机器人 小球小球图图中中分分三三种种情情况况示示意意机机器器人守门动作的目标

10、点人守门动作的目标点守 门 员 动 作 示 意 图第18页/共34页2023/4/2219R我方机器人防防 守守 机机 器器 人人 盯盯 人人 动动 作作 示示 意意 图图Home对方机器人ERRB第19页/共34页2023/4/2220战术动作战术动作Tactical Action(TA)NormalKickoff 中场开球中场开球Pass2Shoot 一传一射一传一射BL_Pass2CenterShoot 底线传中射门底线传中射门第20页/共34页2023/4/2221动作函数几何关系函数集信息预处理函数状态函数状 态 函 数动 作 函 数信息预处理函数几何关系函数集相关函数集的关系第21

11、页/共34页2023/4/2222简易简易3-3决策系统设计思想决策系统设计思想简简 单单 情情 况况：专专 职职 守守 门门 员员，MF/MG，AF/AG以我为主以我为主：只辨识我方位姿，不管对方只辨识我方位姿，不管对方以以球球位位为为前前提提：从从球球所所在在区区域域出出发发，开开始始推推理理以距离为准则以距离为准则：按距离优先原则分配角色按距离优先原则分配角色 （MF/MG，AF/AG）以个人技术为根本以个人技术为根本：固定角色动作映射关系，固定角色动作映射关系，队队员员间间只只有有呼呼应应，没没有有配配合合第22页/共34页2023/4/2223右 攻 假 设 与 球 场 分 区 54

12、6312789101112YXOGOALHOMEForwardlineHomelineDanger Area第23页/共34页2023/4/22241234567891731261822101112151619272823242925301314213220场地分区图场地分区图第24页/共34页2023/4/2225角色库角色库队形库队形库ServerServer输入信息 预处理态势 分析任务分解队形确定队形1 1队形2 2 队形 队形n n角色分配角色1 1 角色2 2 角色 角色n n 机器人管理器R1R2RRn机器人动作选择输出三层递阶决策模型三层递阶决策模型站到哪？干什么？谁上岗？做什

13、么？执行动作第25页/共34页2023/4/2226比赛规则1平台参数设置1周期间隔：200ms。2总周期：比赛不分上下半场，除决赛为5000周期外，其它 阶段比赛均为3000周期。3噪声：有视觉噪声和物理运动噪声。2评分处理 在循环赛阶段，如果两个或两个以上的球队出现了积分（胜一场得3分；平一场得1分；负一场得0分）相同的情况，则首先比较净胜球，如相同则比较进球数，如再相同则以相互成绩决定名次。在淘汰赛阶段遇到平局，则进行加时赛，加时3000周期，施行金球规则，3000周期后仍然平局则抛硬币决定胜负。第26页/共34页2023/4/2227动态链接库接口函数1 取得球队的名称teamname

14、()函数2 取得球队的作者名teamauthor()函数3.更新比赛信息tellmatchstate()函数4.设定球员的动作,最重要的setaction()第27页/共34页2023/4/2228场地说明无论左侧的球队或右侧的球队，场地的左上角均为其坐标原点，坐标系如图所示。先连接Server的为左队，后连接的为右队。编写球队时，要编写球队时，要使自己的球队为左队或右队均可正常比赛。使自己的球队为左队或右队均可正常比赛。第28页/共34页2023/4/2229模型运动模型运动噪声模型碰撞模型球员跑动模型与体力模型踢球模型转身模型守门员扑球模型第29页/共34页2023/4/2230球队开发流程1.读server文档和代码，开源球队代码2.数学库的及底层物理模型的编写3.截球4.传球，带球，射门5.防守，进攻6.整体调试，改进第30页/共34页2023/4/2231最快截球算法截球算法的核心是怎样最快的追上一个运动物体，算法上类似问题：“狼追兔子”。第31页/共34页2023/4/2232最快截球与最佳截球第32页/共34页2023/4/2233The End第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页