NEW水中機(jī)器人使用說明書(策略部分)

1、rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 1 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品水中機(jī)器魚說明書(策略部分詳解 ) rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 2 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品緒論在機(jī)器魚實(shí)驗(yàn)室多年的過程，收獲頗多， 也希望大家能夠后浪推前浪，在機(jī)器魚實(shí)驗(yàn)室中收獲知識(shí)，收獲成長(zhǎng)。機(jī)器魚的控制， 相當(dāng)于參照一條真正魚的行動(dòng)方式，需要“眼睛”來(lái)識(shí)別，需要“尾巴”來(lái)獲得動(dòng)力，需要一個(gè)“腦子”做決策。我們針對(duì)實(shí)體魚來(lái)說明一下， “眼睛”就是我們魚池上方的攝像頭，動(dòng)力就是魚體內(nèi)的舵機(jī)，決策的“腦子”就是我們的程序。本次所寫內(nèi)容是根據(jù)自己的編程的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)給大家，主要內(nèi)容是機(jī)器魚程序的講解和編程思路的分析

2、。我們重要講解的是關(guān)于策略部分的內(nèi)容。首先說明程序用到的參數(shù)的定義和一些參數(shù)的使用含義， 接著是對(duì)于程序中用到關(guān)鍵方向的具體解釋，在然后是解釋控制程序中一些基本的程序，例如點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，計(jì)算角度的函數(shù)，計(jì)算距離的函數(shù)。其中重點(diǎn)講解的是點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，往后就是具體函數(shù)的簡(jiǎn)單實(shí)例，像場(chǎng)地追逐的程序，1vs1程序，具體說明程序的編寫思想和魚在對(duì)應(yīng)情況的執(zhí)行方式。希望大家一定要掌握好關(guān)鍵用到的方向的參數(shù)定義，還有點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)的作用，可以從場(chǎng)地追逐這個(gè)最簡(jiǎn)單的程序中開始進(jìn)行程序的編寫，最后理解好 1vs 1 程序，以后編寫其他的不同項(xiàng)目的程序時(shí)應(yīng)該能夠應(yīng)付過來(lái)。最后，希望這個(gè)倉(cāng)促中編寫的程序講解能夠給大家?guī)?lái)幫

3、助，從rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 3 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品中出現(xiàn)的錯(cuò)誤也希望指正，一些關(guān)于編程的思想也一起交流。知識(shí)導(dǎo)航緒論 . 2機(jī)器魚控制的基本定義. 4?魚的基本表示方式，如圖一。. 4?魚池的基本模型定義，如圖二. 5?基本的方向設(shè)定，如圖三. 6機(jī)器魚基本控制策略講解. 7? 類函數(shù)的定義. 7? 最基本的定義變量說明. 71）程序的定義的最基本變量有四個(gè)：. 72）基本變量在程序中的獲取. 8?三個(gè)基本服務(wù)函數(shù). 91）角度函數(shù)此函數(shù)所測(cè)算的角度建立于絕對(duì)坐標(biāo)系基礎(chǔ)上 . 92）距離函數(shù) . 10 3）轉(zhuǎn)換角度函數(shù). 10 ?點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)的講解. 11 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)底層函

4、數(shù)詳解. 11 具體程序的編寫舉例. 14 ?場(chǎng)內(nèi)追逐的程序示例. 14 ? 1v1 綜合測(cè)試實(shí)例 . 16 rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 4 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品機(jī)器魚控制的基本定義我們需要先了解機(jī)器魚的一些最基本的定義的東西，這樣后面的學(xué)習(xí)中會(huì)更簡(jiǎn)單一些。?魚的基本表示方式，如圖一。224651015a魚頭長(zhǎng)度魚的天線位置dcb線段就是天線的高度，而程序中魚中心的位置就是定義為天線的位置。段就是魚頭側(cè)視圖rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 5 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品的長(zhǎng)度（這個(gè)是重要概念），通常在程序中定義為多少個(gè)像素，或者。?魚池的基本模型定義，如圖二51015右

5、半場(chǎng)左半場(chǎng)發(fā)球點(diǎn)球門2球門 1abdcoxyjkfe程序中定義坐標(biāo)系的方式為， 以點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)， 為軸且右為正向，為軸且下為正向。就是魚池的長(zhǎng)度， 在大平臺(tái)軟件中表現(xiàn)為像素的多少，在到的范圍內(nèi)。 就是魚池寬度大平臺(tái)表現(xiàn)像素的大小，在到的范圍內(nèi)。點(diǎn)就是比賽的發(fā)球點(diǎn)， 在中線和中線交點(diǎn)上。魚池分左半場(chǎng)與右半場(chǎng)，和上下半場(chǎng)。共有兩個(gè)球門。在程序中判斷魚在左還是右半場(chǎng)，就是判斷魚的坐標(biāo)是否大于中線的坐標(biāo)，同理判斷魚在上還是下半場(chǎng)就是判斷魚的坐標(biāo)是否大于中線的坐標(biāo)。rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 6 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品?基本的方向設(shè)定，如圖三魚池左上角圖三基本的方向設(shè)定oe方向?yàn)轸~頭方

6、向魚中心位置順時(shí)針為負(fù)向角逆時(shí)針為正向角oekjacbo對(duì)于方向的設(shè)定， 存在兩個(gè)坐標(biāo)系， 一個(gè)是絕對(duì)坐標(biāo)系， 就是以魚池左上角為原點(diǎn)的坐標(biāo)系， 還有一個(gè)是相對(duì)參考坐標(biāo)系， 就是一魚中心位置為原點(diǎn)，魚頭方向?yàn)檩S方向的坐標(biāo)系。對(duì)于相對(duì)參考坐標(biāo)系， 為魚頭方向， 以魚頭方向?yàn)閰⒄眨?程序中定義是逆時(shí)針為正向角度，順時(shí)針為負(fù)向角度。所以，表示的話為，為。另外對(duì)于絕對(duì)坐標(biāo)系，它的方向正負(fù)判斷則是相反的，順時(shí)針為正向角度，逆時(shí)針為負(fù)向角度， 具體原因會(huì)在后期解釋angle 函數(shù)時(shí)提道，平常我們經(jīng)常用到的就是絕對(duì)坐標(biāo)系下的角度， 因此綜上，這是我們程序編寫必須要了解的基本參數(shù)的意義大家需要重點(diǎn)掌握的是基本

7、方向的設(shè)定，我們后面理解程序的時(shí)候會(huì)覺得簡(jiǎn)單一些。rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 7 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品機(jī)器魚基本控制策略講解?類函數(shù)的定義程序中變量都定義為c+ 語(yǔ)言中“類”的方式。至于什么是“類”，簡(jiǎn)單理解是定義的對(duì)象、 變量包含同樣的特性， 作為一種形式提供給我們使用的一種函數(shù)類型，定義一種類需要進(jìn)行實(shí)例化，說明類的具體內(nèi)容，包含的參數(shù)，變量，對(duì)象是什么。更多的大家可以具體上網(wǎng)查，我們需要知道有這種東西，能用就行。它的基本形式是： cpoint+ 變量名；通道臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)：指所控制的魚在一定的區(qū)域范圍內(nèi)需要到達(dá)的位置。?最基本的定義變量說明1）程序的定義的最基本變量有四個(gè)：

8、1、魚中心坐標(biāo)；2、球中心坐標(biāo)；3、魚頭方向；4、球門中心坐標(biāo)下面具體說明定義魚中心坐標(biāo)是：cpoint f_pt ：f 是 fish 的簡(jiǎn)寫， pt 表示坐標(biāo)， f_pt 是魚的中心坐標(biāo)，魚中心坐標(biāo)f_pt。定義球的中心坐標(biāo)是：cpoint b_pt ：b 是 ball 的簡(jiǎn)寫， pt 是坐標(biāo)， b_pt 就是球的中心坐標(biāo)。定義球門中心坐標(biāo)是：cpoint g_pt ：g 是 goal（球門）的簡(jiǎn)寫，pt 是坐標(biāo)，所以g_pt 代表球門坐標(biāo)。定義魚頭方向是：double f_dir ：f 就是 fish 簡(jiǎn)寫， dir 是 direction 的簡(jiǎn)寫，這是一個(gè)雙精度的變量。絕對(duì)坐標(biāo)系中范圍是

9、- ，所以程序中魚頭方向的范圍就是-， 。大家或許有疑問， 為什么魚頭方向是雙精度的變量而其他的三個(gè)是類呢。因?yàn)槠渌齻€(gè)都是包含這 x 和 y 坐標(biāo)，也就是類包含相同的參數(shù)（對(duì)象），而魚頭方向沒有包含這些，僅僅是一個(gè) -， 的變化范圍。rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 8 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品2）基本變量在程序中的獲取我們定義了最基本的四個(gè)變量，那么程序中是怎么獲得的呢，我們下面來(lái)說明。針對(duì)三個(gè)類（魚中心坐標(biāo)，球中心坐標(biāo)，球門中心坐標(biāo)），我們大平臺(tái)已經(jīng)寫好對(duì)這些這些類的定義和例化函數(shù)， 具體我們不需要了解。 獲取的函數(shù)也已經(jīng)寫好，就是簡(jiǎn)單的調(diào)用一個(gè)函數(shù)就行。具體程序是對(duì)魚中心坐標(biāo)的

10、獲取 f_pt=m_fishinfo0.getcenterpt() ; m_fishinfo0.getcenterpt()是一個(gè)類函數(shù)，不需要具體了解函數(shù)具體內(nèi)容，只需要記住其實(shí)現(xiàn)的功能。功能是獲取魚的中心坐標(biāo)。m_fishinfo0 m_ 是標(biāo)識(shí)作用， fish 代表“魚”，info代表“輸入” 數(shù)字 數(shù)字代表魚的編號(hào)這個(gè)獲取的是 0 號(hào)魚的， getcenterpt() 代表獲得中心坐標(biāo)。那么 2 vs 2 程序獲取 0 號(hào)是： f_pt0=m_fishinfo0.getcenterpt() ; 程序獲取 1 號(hào)是； f_pt1=m_fishinfo1.getcenterpt() ; 對(duì)球

11、中心坐標(biāo)的獲取是： b_pt=m_goalinfo.getballpt(); m_goalinfo.getballpt()是一個(gè)類函數(shù)，功能是獲得球中心坐標(biāo)m_goalinfo0同時(shí)在 2013 的新平臺(tái)上也需要輸入魚的編號(hào)m_ 是標(biāo)識(shí)作用， goal 代表球門， info是“輸入”，getballpt() 代表球中心坐標(biāo)對(duì)球門中心坐標(biāo)的獲取是：g_pt=m_channel0.center ; 數(shù)字 中括號(hào)內(nèi)部的數(shù)字代表獲取的是第幾個(gè)通道的坐標(biāo)。如果很多個(gè)通道可以代替臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)的作用嗎？對(duì)魚頭方向的獲取是： f_dir=m_fishinfo0.getdirection() ; 數(shù)字 也是同樣的

12、含義，代表獲取的方向是第幾條魚的。rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 9 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品?三個(gè)基本服務(wù)函數(shù)程序中還有最簡(jiǎn)單的三個(gè)服務(wù)函數(shù)。1 獲取角度函數(shù) angle(cpoint point,cpoint aimer); 2 獲取距離函數(shù) distance(x,y)；其中形參都是定義為“類” 。3 轉(zhuǎn)換角度函數(shù) checkangle(double dir)形參類型是雙精度。大家有英文字母的含義應(yīng)該就了解函數(shù)的作用了。請(qǐng)記住三個(gè)函數(shù)的功能。1）角度函數(shù)此函數(shù)所測(cè)算的角度建立于絕對(duì)坐標(biāo)系基礎(chǔ)上angle(cpoint point,cpoint aimer)具體定義如下：angle

13、(cpoint point,cpoint aimer) / 聲明函數(shù)，兩個(gè)類的形參point和 aimer double a; a=atan2(double)(aimer.y-point.y),(double)(aimer.x-point.x);/ 就是求一個(gè)反正切的角度return a;/ 返回一個(gè)角度值 范圍是 - /2, /2( 這個(gè)很重要，記住范圍 ) 紅色為 point 黑色為 aimer rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 10 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品2）距離函數(shù)distance(cpoint point,cpoint aimer)函數(shù)具體定義如下：distance(cpo

14、int point,cpoint aimer) double a; a=sqrt(double)(point.x-aimer.x)*(point.x-aimer.x)+(double)(point.y-aimer.y)*(point.y-aimer.y); / 就是一個(gè)求距離的平方根公式return a; /返回距離值，雙精度類型 3）轉(zhuǎn)換角度函數(shù)checkangle(double dir) 具體定義如下：checkangle(doubl e dir) /把 dir換算成 -pipi之間的數(shù) if(dirpi) dir-=2*pi; else if(dir100) /下面是魚和目標(biāo)點(diǎn)的距離大于

15、100 像素的情況 if(dir1-5&dir15) action.direction=7; else if(dir1-10) action.direction=5; else if(dir1-30) action.direction=4; else if(dir1-50) action.direction=2; else if(dir1-70) action.direction=1; else if(dir1-90) rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 13 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品action.direction=0; else if(dir15&dir110&

16、;dir120&dir140&dir150&dir180&dir1-5&dir15) action.direction=7; else if(dir1-20) action.direction=4; else if(dir1-40) action.direction=1; else if(dir1-60) action.direction=0; else if(dir1-70) action.direction=0; else if(dir1-90) action.direction=0; else if(dir15&dir120&dir

17、130&dir150&dir170&dir190) action.direction=14; else if(dir1120) rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 14 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品action.direction=14; else action.direction=14; m_fishinfo.setaction(action); 具體程序的編寫舉例下面我們進(jìn)行一些簡(jiǎn)單程序編寫講解，主要有兩個(gè)，一個(gè)是最簡(jiǎn)單的場(chǎng)內(nèi)追逐比賽的程序，另一個(gè)是1的程序。請(qǐng)大家好好理解，學(xué)會(huì)如何編程?場(chǎng)內(nèi)追逐的程序示例我們把魚池共分為八個(gè)部分，每個(gè)部分的判定條件是根據(jù)x坐標(biāo)和

18、 y坐標(biāo)來(lái)劃分的。魚在每個(gè)區(qū)域都會(huì)有一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，魚在該區(qū)域時(shí)就會(huì)游向該目標(biāo)點(diǎn)。需要編寫的就是魚在當(dāng)前區(qū)域下魚游向目標(biāo)點(diǎn)的程序。下面具體說明區(qū)域 a程序： if （ f_pt.x40&f_pt.y40&f_pt.x320&f_pt.y320&f_pt.x600&f_pt.y600&f_pt.y600&f_pt.y240） goal_pt.x = 600; /e目標(biāo)點(diǎn)的x 坐標(biāo) goal_pt.y = 440; / y坐標(biāo)m_action0.speed=15; /魚的速度設(shè)置為最大 15 m_action0.mode=0； /魚的速度模式為0

19、 roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_fishinfo0); / 調(diào)用點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，執(zhí)行動(dòng)作 區(qū)域 f 程序： if （ f_pt.x320&f_pt.x240） goal_pt.x =320; /f目標(biāo)點(diǎn)的x 坐標(biāo) goal_pt.y = 470; / y坐標(biāo)m_action0.speed=15; /魚的速度設(shè)置為最大 15 m_action0.mode=0； /魚的速度模式為0 roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_fishinfo0); /調(diào)用點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，執(zhí)行動(dòng)作 區(qū)域 g程序： if （ f_pt.x40&f_pt.x24

20、0） goal_pt.x =320; /g目標(biāo)點(diǎn)的x 坐標(biāo) goal_pt.y = 20; / y坐標(biāo)m_action0.speed=15; /魚的速度設(shè)置為最大 15 m_action0.mode=0； /魚的速度模式為0 roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_fishinfo0); / 調(diào)用點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，執(zhí)行動(dòng)作 區(qū)域 h程序： if （ f_pt.x240） rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 16 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品 goal_pt.x = 20; / h目標(biāo)點(diǎn)的x 坐標(biāo) goal_pt.y = 240; / y坐標(biāo)m_action0.speed=15

21、; /魚的速度設(shè)置為最大 15 m_action0.mode=0； /魚的速度模式為0 roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_fishinfo0); / 調(diào)用點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)，執(zhí)行動(dòng)作 這就是場(chǎng)地追逐很簡(jiǎn)單的程序例子，簡(jiǎn)單易懂。程序很簡(jiǎn)單，所以存在這一些缺點(diǎn)。第一個(gè)是程序?qū)?chǎng)地分類不夠精細(xì)，魚在實(shí)際游動(dòng)的時(shí)候往往偏差較大，第二個(gè)是目標(biāo)點(diǎn)根據(jù)場(chǎng)地就變化，修改目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)過程繁瑣。這里給出簡(jiǎn)單的形式是希望大家理解編程的方式，自己能夠編寫簡(jiǎn)單的程序，在水池讓魚游起來(lái)，實(shí)現(xiàn)追逐功能。針對(duì)程序的優(yōu)化，第一個(gè)大家可以把場(chǎng)地劃分更多的區(qū)域，進(jìn)行精細(xì)化，第二個(gè)大家可以改用設(shè)置通道的方式代替目標(biāo)

22、點(diǎn)，這樣修改目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)就很方便了。希望大家可以多多思考，交流，優(yōu)化程序。? 1v1 綜合測(cè)試實(shí)例 cpoint f_pt;/ 魚的中心點(diǎn)坐標(biāo)f_pt=m_fishinfo0.getcenterpt();/getcenterpt()返回中心點(diǎn)坐標(biāo)double f_dir;/ 魚的方向， -pi,pi f_dir=m_fishinfo0.getdirection(); cpoint tempt0,tempt1,tempt2,tempt3,tempt4,tempt5; cpoint f_headpt;/point of fishs head f_headpt=m_fishinfo0.getheadp

23、oint(); cpoint b_pt;/ 球的中心點(diǎn)坐標(biāo)b_pt=m_goalinfo.getballpt(); cpoint g_pt;/ 球門中心點(diǎn)坐標(biāo)g_pt=m_channel0.center; double disfishtoball; disfishtoball=distance(f_pt,b_pt);/ 魚到球的距離double dirballtogoal; dirballtogoal=angle2(b_pt,g_pt);/ 球到目標(biāo)點(diǎn)的角度double r=9.0; / 右攻目標(biāo)點(diǎn)tempt0.x=b_pt.x-1.3*r*cos(dirballtogoal); tempt0

24、.y=b_pt.y-0.2*r*sin(dirballtogoal); / 在球門右攻tempt4.x=b_pt.x-2*r*cos(dirballtogoal); tempt4.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal); / 左攻目標(biāo)點(diǎn)tempt1.x=b_pt.x+1.3*r*cos(dirballtogoal); tempt1.y=b_pt.y+0.1*r*sin(dirballtogoal); / 在球門左攻tempt5.x=b_pt.x+2*r*cos(dirballtogoal); tempt5.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal);

25、 rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 17 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品/ 球門目標(biāo)點(diǎn)tempt2.x=b_pt.x-1.4*r; tempt2.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal);/ （右攻）tempt3.x=b_pt.x+1.5*r; tempt3.y=b_pt.y+0.1;/0*r*sin(dirballtogoal);/（左攻）、bool m_right; if (g_pt.x378) m_right= true ; else m_right= false ; if (m_right) if (f_headpt.x610) if ( b_pt.y=212)

26、 / 球門程序 if (disfishtoball35) m_action0.mode=0; m_action0.speed=14; else m_action0.mode=0; m_action0.speed=15; roundp2p(tempt2,m_action0,0,m_fishinfo0); else if (disfishtoball35) m_action0.mode=0; m_action0.speed=13; else m_action0.mode=0; m_action0.speed=15; roundp2p(tempt4,m_action0,0,m_fishinfo0);

27、 rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 18 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品 else if (disfishtoball35) m_action0.mode=0; m_action0.speed=13; else m_action0.mode=0; m_action0.speed=15; roundp2p(tempt0,m_action0,0,m_fishinfo0); else if (f_pt.y5/6*pi&f_dir-2/3*pi&f_dirpi/2) m_action0.mode=1; m_action0.direction=0; else m_action0.mod

28、e=0; m_action0.direction=f_dirb_pt.y+r)/ 魚在球右下面 m_action0.speed=15; if ( f_dir5/6*pi&f_dir-pi/2&f_dir2/3*pi ) m_action0.mode=1; m_action0.direction=14; else m_action0.mode=0; m_action0.direction=f_dir0?2:12; else / 魚和球的 y 值相同。 m_action0.speed=15; if (f_dir-2/3*pi) m_action0.mode=1; m_action0

29、.direction=f_dirb_pt.x+1.4*r)/ 魚在球右邊 if (b_pt.x95) if (b_pt.y227) if (disfishtoball35)/the velosity change easy to approach m_action0.mode=0; m_action0.speed=14; rofish 工程訓(xùn)練中心出品- 20 -rofish 工程訓(xùn)練中心出品else m_action0.mode=0; m_action0.speed=15; roundp2p(tempt3,m_action0,0,m_fishinfo0); else if (disfishtoball35)/the velosity change easy to approach m_action0.mode=