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集控式微型足球机器人决策部分课件.ppt

1、 足球机器人决策系统足球机器人决策系统 集控式微型足球机器人 决策部分决策部分 人工智能与机器人研究所 -牛牛实验室 王枫王枫 2022-8-71 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-7219921992年,加拿大学者年,加拿大学者Alan Alan MackworthMackworth教授率先提教授率先提出并研制了具有自主视觉和决策能力的机器人追出并研制了具有自主视觉和决策能力的机器人追逐足球并开展对抗逐足球并开展对抗.同年,在东京召开的同年,在东京召开的“关于人工智能领域严重挑关于人工智能领域严重挑战学术研讨会战学术研讨会”上,与会者经过认真的论证,共上,与会者经过认真的论证

2、,共同决定开展机器人足球活动同决定开展机器人足球活动。国际机器人足球协会(国际机器人足球协会(FIRAFIRA)和机器人世界杯赛)和机器人世界杯赛会(会(RoboCupRoboCup)已经组织了各种形式的机器人足球)已经组织了各种形式的机器人足球“世界杯赛世界杯赛”,使得这一活动蓬勃兴起,使得这一活动蓬勃兴起。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-73 1.仿真组比赛 RoboCupRoboCup主要比赛项目主要比赛项目 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-742 中型组比赛 足球机器人决策系统足球机器人决策系统3 四腿组比赛2022-8-75 足球机器人决策系统足球

3、机器人决策系统4.RoboCup 类人组比赛2022-8-76 足球机器人决策系统足球机器人决策系统FIRA比赛类型:比赛类型:微型组:小型组(微型组:小型组(3vs3)、中型组()、中型组(5vs5)、)、大型组(大型组(7vs7)和改进大型组()和改进大型组(11vs11)2022-8-77 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2.FIRA仿真组比赛2022-8-78 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-79集集 控控 式式 系系 统统 概概 念念 图图小车子系统视觉子系统决策子系统总控子系统通讯子系统 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-710 一个典型的微型

4、足球机器人系统从功能看包括:(1)视觉子系统:)视觉子系统:视觉子系统是机器人的眼睛。它由悬挂视觉子系统是机器人的眼睛。它由悬挂在球场中圈上空约在球场中圈上空约2米的摄像头摄取图像,米的摄像头摄取图像,送入主计算机进行分析。由于双方各有不送入主计算机进行分析。由于双方各有不同颜色的队标(黄色和蓝色),而机器人同颜色的队标(黄色和蓝色),而机器人也有不同的队员色标。这样计算机就可以也有不同的队员色标。这样计算机就可以通过颜色分隔来识别全部机器人与球的位通过颜色分隔来识别全部机器人与球的位置与朝向了。置与朝向了。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-711(2)决策子系统:)决策子系统

5、:装在主机中的决策子系统根据视装在主机中的决策子系统根据视觉系统给出的数据,应用专家系统技觉系统给出的数据,应用专家系统技术,判断场上攻守态势,分配本方机术,判断场上攻守态势,分配本方机器人攻守任务,决定各机器人的运动器人攻守任务,决定各机器人的运动轨线,然后形成给各小车左右轮轮速轨线,然后形成给各小车左右轮轮速的命令值的命令值。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-712(3)通讯子系统:)通讯子系统:无线通讯子系统从主机拿到命令值,再无线通讯子系统从主机拿到命令值,再由独立的发射装置与装在小车上的接收模由独立的发射装置与装在小车上的接收模块建立无线通讯联系,遥控场上各机器人块建

6、立无线通讯联系,遥控场上各机器人的运动。的运动。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-713(4)小车子系统:)小车子系统:机器人小车由车架、车轮、电机、机器人小车由车架、车轮、电机、减速机、测速码盘、驱动电源、单片机减速机、测速码盘、驱动电源、单片机控制电路与无线接收模块等构成。它可控制电路与无线接收模块等构成。它可以按着主机发出的命令调整左、右轮转以按着主机发出的命令调整左、右轮转速,以保证按预定的轨迹运动。速,以保证按预定的轨迹运动。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-714(5)总控子系统:)总控子系统:总控子系统不仅是人机交互接口,而且总控子系统不仅是人机交

7、互接口,而且更恰当的说是整个系统的大管家,负责管更恰当的说是整个系统的大管家,负责管理整个系统的运行状态,各个子系统的初理整个系统的运行状态,各个子系统的初始化,对各个子系统进行赛前测试,以及始化,对各个子系统进行赛前测试,以及诊断系统故障,全部都通过总控子系统完诊断系统故障,全部都通过总控子系统完成。成。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-715微型足球机器人系统原理图微型足球机器人系统原理图 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-716 机器人决策子系统机器人决策子系统1 决策子系统的任务与特点决策子系统的任务与特点2 决策推理模型决策推理模型3 队形与角色分配队

8、形与角色分配4 典型动作设计与安排典型动作设计与安排5决策系统结构设计决策系统结构设计6 决策系统的完善与丰富决策系统的完善与丰富7牛牛决策牛牛决策 函数系统函数系统 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-717MiroSot 3:3比赛瞬间比赛瞬间蓝队谁进攻合适?蓝队谁进攻合适?足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-718 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:蓝队谁进攻合适?请回答:蓝队谁进攻合适?从视觉子系统或者仿真环

9、境实际得到的信息从视觉子系统或者仿真环境实际得到的信息 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-719决策系统的形象比喻The imaginative explanationPlaygroundBlind PlayerBlind PlayerBlind PlayerObserverwith bright eyesInput matrixBlind CoachOutput matrix1 决策子系统的任务与特点决策子系统的任务与特点 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-720决策子系统的任务任务任务就是根据当前球就是根据当前球场上的比赛形势,做出布场上的比赛形势,做出布署

10、,给队员发出指令,担署,给队员发出指令,担负起教练员的职责。负起教练员的职责。决策决策系统系统O=f(I)视觉系统视觉系统辨识结果辨识结果人机界面人机界面决策设定决策设定各机器人各机器人轮速设定值轮速设定值IO输出输出 3 32 2 矩阵矩阵 O O输入输入 7 73 3 矩阵矩阵 I I 确定函数确定函数 O=f(I)O=f(I)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-721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、相对距离、角度计算有关实体速度、相对距离、角度等等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

11、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 左右轮速确定。左右轮速确定。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2 决策推理模型决策推理模型 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-722首先完成演绎推理首先完成演绎推理1 准备好决策需要的各种状 态变量函数值 条件4、5、6 作为动作安排可以 统一规划 归宿 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-7233 队形与

12、角色分配队形与角色分配队形队形球员在场上的相对位置关系。它是和比赛双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。它直接关系到攻守策方特点及场上形势密切相关的。它直接关系到攻守策略。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,常米以上,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。队形多构成常视球的位置、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后,队形和角色分配密切相关

13、。主攻或主防角色确定之后,其他队员呈配合之势。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。如最近、最有利等。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-724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任何精彩激烈的比赛都是由球员的一系列动作构成的系列动作构成的动作是决策子系统的最终归宿,是决动作是决策子系统的最终归宿,是决策的基础和保证策的基础和保证准确有效的动作实现,意味球员具有准确有效的动作实现,意味球员具有良好的基本技能良好的基本技能4典型动作设计与安排典

14、型动作设计与安排 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-725动作设计的目标动作设计的目标如何从眼花缭乱的比赛中归纳提炼出有如何从眼花缭乱的比赛中归纳提炼出有限的基础性的单元动作限的基础性的单元动作如何构造和设计足球机器人的动作体系、如何构造和设计足球机器人的动作体系、定义动作空间定义动作空间如何设计和实现各种动作如何设计和实现各种动作 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-726足球机器人动作特点分析足球机器人动作特点分析各种动作都是通过机器人的线速度、角速度、各种动作都是通过机器人的线速度、角速度、位移和轨迹来实现的位移和轨迹来实现的一切动作都是由小车的速度控制来实

15、现的。一切动作都是由小车的速度控制来实现的。最终都落实到小车左、右轮速的计算,都落最终都落实到小车左、右轮速的计算,都落实到实到VLVL、VRVR函数的设计上函数的设计上动作设计与实现属于机器人运动学范畴的问动作设计与实现属于机器人运动学范畴的问题,当前位姿题,当前位姿 期望位姿期望位姿动作设计的不唯一性动作设计的不唯一性 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-727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Skilled Actions,SA组合动作组合动作(单人单人)Combinatorial Action,CA 战术动作战术动

16、作(多人多人)Tactical Actions,TA 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-728动作空间组成示意图动作空间组成示意图基本动作基本动作技术动作技术动作组合动作组合动作战术动作战术动作 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-729ToPostion 到定点(停)到定点(停)TurnAngle转动一定角度转动一定角度MoveAlong向某点向某点(或方向或方向)作定向运动作定向运动基本动作基本动作Basic Action(BA)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-730到到 定定 点点 函函 数数 设设 计计kdkvdLkdkvdRdxdy22

17、dydxd目标点机器人机器人方向角 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-731机器人运动动作示意图机器人运动动作示意图 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-732机机 器器 人人 转转 角角 函函 数数 示示 意意 图图)(1TTDTPLkkv)(1TTDTPLkkv目标角机器人X轴12机器人方向角 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-733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Defens

18、eBallDefenseBall 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 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-734BLrRp1 p2T(切点切点)G圆弧射门算法示意图圆弧射门算法示意图 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-735 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-736中中分分线线射射门门方方法法示示意意图图TiT1BG 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-737人工势场法射门生成的势场线示意图人工势场法射门生成的势场线示意图 足球机

19、器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-738Skilled 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 避障碍到定点避障碍到定点 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-739dangerArea T2 目标点目标点 T1 目标点目标点 机器人机器人 小球小球图中分三种情况示意机器图中分三种情况示意机器人守门动作的目标点人守门动作的目标点守守 门门 员员 动动 作作 示示 意意 图图

20、足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-740R我方我方机器人机器人防防 守守 机机 器器 人人 盯盯 人人 动动 作作 示示 意意 图图Home对方机器人对方机器人ERRB 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-741 组合动作组合动作 Combinatorial Action(CA)组合发球包括组合发球包括 :PenaltyKick(罚点球)(罚点球)GoalKick(罚门球)(罚门球)FreeBall(争球)(争球)FreeKick(罚任意球)(罚任意球)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-742 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-74

21、3 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-744 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-745 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-746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 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-747动作函数几何关系函数集信息预处理函数状态函数状状 态态 函函 数数动动 作作 函函 数数信息预处理函数信息预处理函数几何关系函数集几何关系函数集相关函数集的关系相关函

22、数集的关系 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-748 简易简易3-3决策系统设计思想决策系统设计思想简单情况:专职守门员,简单情况:专职守门员,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,不管对方以球位为前提以球位为前提:从球所在区域出发,开始推理从球所在区域出发,开始推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,队员间只有呼应,没有配合队员间只有呼应,没有配合 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8

23、-749 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-750右右 攻攻 假假 设设 与与 球球 场场 分分 区区 546312789101112YXOGOALHOMEForwardlineHomelineDanger Area 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-751状态状态空间空间动作动作空间空间IO决决 策策 系系 统统 映映 射射 关关 系系 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-7525 决策系统结构设计决策系统结构设计视觉视觉信息信息信息信息预处理预处理态势态势分析分析任务分解任务分解队形确定队形确定决策层决策层角色角色分配分配机器人机器人管理器管理

24、器队形库队形库角色库角色库管理层管理层角色解释角色解释技术技术动作动作基本基本动作动作执行层执行层速度速度指令指令决策系统工作流程图决策系统工作流程图 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-7531234567891731261822101112151619272823242925301314213220场地分区图场地分区图 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-754队形号队形号各机器人角色号各机器人角色号角色名称角色名称备备 注注15边线推球边线推球当球在区域当球在区域1 1时的队形时的队形38中间等球中间等球25左上左上(30,135)180(30,135)180

25、度等球度等球26左上左上(40,110)45(40,110)45度等球度等球25边线推球边线推球当球在区域当球在区域2 2时的队形时的队形38中间等球中间等球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度等球度等球当球在区域当球在区域3 3时的队形时的队形38中间等球中间等球28横向等球横向等球2(40,110)2(40,110)30横向等球横向等球4(20,90)4(20,90)422协助守门员协助守门员当球在区域当球在区域4 4时的队形时的队形2

26、9横向等球横向等球3(40,70)3(40,70)28横向等球横向等球2(40,110)2(40,110)38中间等球中间等球队形库存放内容(部分)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-755队形号队形号各机器人角色号各机器人角色号角色名称角色名称备备 注注295边线推球边线推球当球在区域当球在区域2929时的队时的队形形23一传一射上射门一传一射上射门37右下中间等球右下中间等球24一传一射下射门一传一射下射门305边线推球边线推球当球在区域当球在区域3030时的队时的队形形37右下中间等球右下中间等球24一传一射下射门一传一射下射门4下边界守候下边界守候315边线推球边线推球当

27、球在区域当球在区域3131时的队时的队形形35左下中间等球左下中间等球38中间等球中间等球14近距离下协助近距离下协助325边线推球边线推球当球在区域当球在区域3232时的队时的队形形34左上中间等球左上中间等球38中间等球中间等球13近距离上协助近距离上协助队形库存放内容(部分)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-756角色号角色号角角 色色 名名 称称动动 作作 内内 容容0静止静止左右轮速度均为左右轮速度均为0 04下边界守候下边界守候调用函数调用函数BoundDefenceBoundDefence()避开球并在下边界等候球()避开球并在下边界等候球5边线推球边线推球调用函

28、数调用函数BoundPushBallBoundPushBall()将球踢出本方门区附近()将球踢出本方门区附近6拨球出边界拨球出边界调用函数调用函数PushBallofBoundPushBallofBound()将球踢向对方半场()将球踢向对方半场7小禁区上平行护球小禁区上平行护球调用函数调用函数ParallelDefenceParallelDefence()在小禁区上线护球()在小禁区上线护球11射门射门调用函数调用函数Vect_MidShoot1Vect_MidShoot1()执行射门动作()执行射门动作12守门守门调用函数调用函数GoalieActionGoalieAction()执行守

29、门动作()执行守门动作13近距离上协助近距离上协助调用函数调用函数ptWaitptWait()在球上方或后上方协助进攻或防守()在球上方或后上方协助进攻或防守14近距离下协助近距离下协助调用函数调用函数ptWaitptWait()在球下方或后下方协助进攻或防守()在球下方或后下方协助进攻或防守20三角进攻后侧后等三角进攻后侧后等球球调用函数调用函数ptWaitptWait()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远离球门)更远离球门)21扫球扫球调用函数调用函数ClearBallClearBall()完成扫球动作(详见该函数)()完成扫球动作(详见该函

30、数)22协助守门员协助守门员调用函数调用函数ParallelDefenceParallelDefence()在小禁区线上协助守门员防守()在小禁区线上协助守门员防守角色库存放内容(部分)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-757角色号角色号角角 色色 名名 称称动动 作作 内内 容容25左上左上(30,135)180(30,135)180度等度等球球调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(3030,135135)等球,并使机器人的角度为)等球,并使机器人的角度为180180度。度

31、。26左上左上(40,110)45(40,110)45度等度等球球调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(4040,110110)等球,并使机器人的角度为)等球,并使机器人的角度为4545度。度。28横向等球横向等球2(40,110)2(40,110)调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(4040,110110)等球,并使机器人的角度为)等球,并使机器人的角度为9090度。度。29横向等球横

32、向等球3(40,70)3(40,70)调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(4040,7070)等球,并使机器人的角度为)等球,并使机器人的角度为9090度。度。30横向等球横向等球4(20,90)4(20,90)调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(2020,9090)等球,并使机器人的角度为)等球,并使机器人的角度为9090度。度。37右下中间等球右下中间等球调用函数调用函数ToPos

33、itionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点(165165,4545)等球,并使机器人对准球。)等球,并使机器人对准球。38中间等球中间等球调用函数调用函数ToPositionPDToPositionPD()和()和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到球场中到球场中点等球,并使机器人的角度为点等球,并使机器人的角度为9090度。度。角色库存放内容(部分)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-758角色库角色库队形库队形库视觉视觉输入输入信息信息 预处理预处理态势态势 分析分析任务任务分解分解队形

34、队形确定确定队形队形1 1队形队形2 2 队形队形 队形队形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 机器人管理器机器人管理器R1R2RRn机器人动作选择机器人动作选择机器人左右轮速机器人左右轮速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?做什么?执行动作 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-7597 决策系统的完善与丰富决策系统的完善与丰富在比赛过程中经常会出现一些令局外人费解的现象。在比赛过程中经常会出现一些令局外人费解的现象。当两队的主攻队员顶牛僵持,而协攻队员仍然当两队的主攻队员顶牛僵持,而协攻队员仍然“恪尽职守恪尽职守”

35、旁边观望,这时就会出现球无人问津的情况。旁边观望,这时就会出现球无人问津的情况。如果规划的轨迹有一段超出边界,那么机器人就会不断地如果规划的轨迹有一段超出边界,那么机器人就会不断地往外冲,人们会奇怪机器人怎么总撞边墙?往外冲,人们会奇怪机器人怎么总撞边墙?机器人足球是人工智能领域中颇具挑战性的课题,而其智机器人足球是人工智能领域中颇具挑战性的课题,而其智能又集中体现在决策系统之中,这样机器人足球系统就会能又集中体现在决策系统之中,这样机器人足球系统就会随着人工智能领域成果的不断丰富而更具有观赏魅力。随着人工智能领域成果的不断丰富而更具有观赏魅力。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8

36、-760 Startx()函数函数是决策子系统的入口函数,其运行包含有以下步骤是决策子系统的入口函数,其运行包含有以下步骤:一、信息预处理:信息的简单提取一、信息预处理:信息的简单提取1、函数名:、函数名:preprocess()2、参数入口与出口:无、参数入口与出口:无3、函数功能:记录前七个周期球和机器人的位置,预测球的相关信息、函数功能:记录前七个周期球和机器人的位置,预测球的相关信息。二、二、态势分析:特征状态提取态势分析:特征状态提取没有单独作为函数,但是隐含在任务分解和队形确定中:没有单独作为函数,但是隐含在任务分解和队形确定中:函数名:函数名:GetAreaNo()参数入口与出口

37、:传入:参数入口与出口:传入:VecPosition posBall 返回:返回:int nAreaNo3、函数功能:基于球的位置将场地分为、函数功能:基于球的位置将场地分为19个区个区。7.牛牛决策 函数系统 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-761三、决策制定:制定具体决策,包括以下几部分:三、决策制定:制定具体决策,包括以下几部分:(一)任务分解和队形确定任务分解和队形确定:从特征状态空间到策略空间的映射从特征状态空间到策略空间的映射主函数主函数1、主函数名、主函数名:taskDecompose()2、参数入口与出口:无、参数入口与出口:无3、函数功能:根据球所在的区域号

38、码判断目前比赛的模式和情况,得、函数功能:根据球所在的区域号码判断目前比赛的模式和情况,得到我方机器人应排出的基本阵型。到我方机器人应排出的基本阵型。相关函数相关函数:函数名:函数名:formInterpret()2、参数入口与出口:无、参数入口与出口:无3、函数功能:对基本阵型进行解释,得出除守门员外的其余四名机器、函数功能:对基本阵型进行解释,得出除守门员外的其余四名机器人应完成的任务人应完成的任务。牛牛函数系统 足球机器人决策系统足球机器人决策系统(二)角色分配角色分配:根据机器人的自身条件给各个机器人分配不同根据机器人的自身条件给各个机器人分配不同角色角色主函数主函数1、主函数名、主函

39、数名:charAllot()2、参数入口与出口:无、参数入口与出口:无3、函数功能:根据计算出来的指标,将目前阵型各个角色分配、函数功能:根据计算出来的指标,将目前阵型各个角色分配给各个机器人。给各个机器人。相关函数:相关函数:1、函数名:、函数名:charInterpret()2、参数入口与出口:传入、参数入口与出口:传入:int robotN,int charNo 返回返回:int*pCycle3、函数功能:计算出各个角色具体动作的完成时间或执行动作、函数功能:计算出各个角色具体动作的完成时间或执行动作。2022-8-762 足球机器人决策系统足球机器人决策系统(三)机器人管理器机器人管理

40、器(一)主函数1、主函数名:RobotManager()2、参数入口与出口:无3、函数功能:将上层决策决定的角色分配结果传递给每一个机器人,是机器人明确其职责,同时把上个周期的队形和角色分配结果存储起来。2022-8-763 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-764(四)动作执行:根据角色分配结果得到机(四)动作执行:根据角色分配结果得到机器人的动作一致左右轮速度器人的动作一致左右轮速度(一)主函数(一)主函数1、主函数名、主函数名:actProcess()2、参数入口与出口:无、参数入口与出口:无3、函数功能:调用、函数功能:调用charInterpret()函数;处函数;处

41、理如下特殊情况:当非守门员的我方队员在理如下特殊情况:当非守门员的我方队员在门区里时,立刻出门区;当我方队员在对方门区里时,立刻出门区;当我方队员在对方门区,而其又非目前队型中最重要的角色,门区,而其又非目前队型中最重要的角色,则退出对方禁区;存储本周期的各机器人轮则退出对方禁区;存储本周期的各机器人轮速备下一周期用。速备下一周期用。足球机器人决策系统足球机器人决策系统(二)相关函数:1 机器人基本动作函数:1.ToPositionN()函数功能:根据目标机器人的位姿和所要到的定点,应用PD算法对机器人和目标的角度偏差进行控制,速度与角度偏差成负指数关系,即偏差越大速度越小。2022-8-76

42、5 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2.ToPositionPD()基本思想:误差消除法:根据PD算法,分别逐步将机器人与目标点之间的距离和夹角消除为0。2022-8-766 足球机器人决策系统足球机器人决策系统3.TurnToAnglePD()参数入口与出口:传入:int nRobot double dAngle 返回:int Result函数功能:其基本思想也是PD误差消除法,将机器人与指定角度之间的误差消除为0。根据传入的小车位姿、指定角度和转动方向,快速使小车转动到指定角度。2022-8-767 足球机器人决策系统足球机器人决策系统4.TurnToPointPD()参数入口与出口:

43、传入:int nRobot VecPosition posTarget 返回:int Result函数功能:调用TurnToAnglePD函数使小车快速转向定点。2022-8-768 足球机器人决策系统足球机器人决策系统5.MoveToPt()参数入口与出口:传入:int nRobot,VecPosition posTarget,Double speed 返回:int Result函数功能:根据机器人于定点的位置关系,利用余弦函数法确定机器人的左右轮速,使机器人迅速到达定点,到定点时不减速2022-8-769 足球机器人决策系统足球机器人决策系统6.ToPositionNew()参数入口与出口

44、:传入:int nRobot VecPosition posTarget VecPosition posBall double speed int IfEndprocess 返回:int Result函数功能:其基本思想也是误差消除法。根据传入球的信息、定点和同向速度使机器人迅速到达定点,并使其方向对准posTarget。若选择末端处理,则使轨迹末端更为光滑。2022-8-770 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2机器人技术动作函数:机器人技术动作函数:1.Vect_midshoot()参数入口与出口:传入:int nRobot VecPosition posGoal int*pCycle

45、 返回:int Result函数功能:若球在车前且距离很近,则调用末端直线射门;若球在车后或球离车距离不近时,则调用ToPositionNew动作完成快速回防反击。2022-8-771 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2.GoalieAction()参数入口与出口:传入:int nRobot int*pCycle 返回:int Result函数功能:当球在对方半场,守门员不离开球门区并且使其方向平行与球门;当球在本方半场,若球在禁区并离门很近,则大力将球踢出;若球不在门区,当球在左半场则守门员守住左半门区,球在右半场则守门员守住右半门区,并对准目标点。若球离球门较远,则在禁区内给出相应的目

46、标点,守门员走到该目标点防守2022-8-772 足球机器人决策系统足球机器人决策系统3.BoundPushBall()参数入口与出口:传入:int nRobot int*pCycle 返回:int Result函数功能:根据传入的机器人位姿、球的信息定出球所在的边界,使机器人转动到平行于边界,沿边线推球。2022-8-773 足球机器人决策系统足球机器人决策系统4、EndProcess()a)参数入口与出口:传入:int IfEndprocess int nRobot VecPosition posTarget VecPosition posBall 返回:无 b)函数功能:根据具体条件使机器人能按末端圆弧、末端余弦和末端直线完成最终的射门。2022-8-774 足球机器人决策系统足球机器人决策系统5、ShootLine()a)参数入口与出口:传入:int nRobot 返回:无 b)函数功能:根据SVM计算出来的时间完成中路包抄射门。2022-8-775 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2022-8-776The End

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