機器人足球第二部分.

1、家庭仿真基本規(guī)定 _AUAHome場景描述 場景描述規(guī)定當前機器人所面臨的環(huán)境狀態(tài)，即當前環(huán)境中出現(xiàn)的物體及其屬性，包括物體的種類、位置和其他屬性，以及機器人的狀態(tài)等。 仿真家庭機器人是一個3D 仿真機器人，在演示中可以看到機器人的外貌和立體時空場景，而我們在開發(fā)和研究時，要對他們進一步抽象處理。抽象仿真環(huán)境 場景環(huán)境只有一個維度； 同一個位置只能放一個大物體，但可以放多個小物體； 每個物體的大小都是1，不存在因為一個物體過大而占據(jù)兩個以上位置的現(xiàn)象； 機器人就是一個盤子和一只手爪的結(jié)合體； 機器人移動沒有遠近之分，到哪里的消耗都是一樣的。一個簡單的例子位置0：機器人位置1：humanblue

2、 cup位置2：sofared cupblue remote control位置3：televisiongreen bottleyellow book位置4：workspacegreen cup位置5：bedyellow remote control位置6：air conditioner位置7：worktableblue bookred bookyellow cup位置8：tablered cangreen canblue bottle機器人狀態(tài) 機器人有一個手爪，一個盤子，它們上面是否有東西也決定機器人的狀態(tài)。 location：機器人所在的位置，與物體位置的表達相同，機器人手爪和盤子上的東

3、西也和機器人有同一位置。 plate：機器人盤子的狀態(tài)，賦值為empty 或者某個“小物體”的編號。 hold：機器人手爪的狀態(tài)，賦值為empty 或者某個“小物體”的編號。 比賽中所用的場景描述以文件形式存儲，具體格式將在后面的課程中講解。 問題求解往往不僅初始狀態(tài)描述，還需要一些領(lǐng)域知識，例如，一個東西只能有一個位置，機器人盤子中的東西會隨著機器人移動。這些知識需要參賽者自己添加。機器人原子行動 機器人原子行動，體現(xiàn)機器人的基本行動能力，是仿真平臺對機器人底層功能的抽象。原子行動由其執(zhí)行條件和執(zhí)行效果來刻畫，執(zhí)行條件為一組對場景的約束，執(zhí)行效果為對場景的改變，機器人只能根據(jù)這些原子行動來改

4、變場景。 參賽程序需要根據(jù)輸入的問題，在規(guī)定時間內(nèi)輸出規(guī)劃結(jié)果，即原子行動的序列。比賽平臺的評價程序?qū)⒏鶕?jù)此行動序列的執(zhí)行效果與需要完成的任務(wù)做對比，并根據(jù)任務(wù)完成情況給規(guī)劃結(jié)果打分。具體評分原則在后面介紹。機器人移動 move(X)：機器人移動到位置X。執(zhí)行條件為機器人不在此位置。執(zhí)行效果為機器人移動到了位置X，不受此行動影響的其他狀態(tài)屬性不變。 例如機器人在位置0，執(zhí)行move(5)的動作之后，機器人的位置就變成了5，如果機器人的手爪或者盤子上面有物體，相應(yīng)的物體也移動到5。 注意：這里的X是位置編號，后面幾個動作的X代表物體編號。抓起與放下物體 catch(X)：機器人拿起物體X。執(zhí)行條

5、件為：X在機器人的可取范圍內(nèi)(機器人與X 在同一個位置內(nèi))，X可以拿的動(X是小物體)，并且機器人手爪沒有拿其他東西。執(zhí)行效果為機器人手爪拿起了物體X，其他狀態(tài)屬性不變。 putdown(X)：機器人放下物體X。執(zhí)行條件為機器人手爪正拿著物體X。執(zhí)行效果為機器人手爪不再拿任何東西，其他狀態(tài)屬性不變。對門的操作 open(A)7：機器人打開物體 A。執(zhí)行條件為機器人和 A 在同一個位置, 機器人手抓為空, 并且 A 的門關(guān)閉。執(zhí)行效果為 A 的門被打開(dooropen(A)，其他屬性不變。 close(A)：機器人關(guān)上物體 A。執(zhí)行條件為機器人和 A 在同一個位置，機器人手抓為空，并且 A 的

6、門打開。執(zhí)行效果為 A 的門關(guān)閉，其他屬性不變。對內(nèi)部物體的操作 putin(A;B)：機器人將小物體 A 放到 B 中。執(zhí)行條件為機器人和 B在同一個位置，A 在機器人手抓中，并且 B 的門打開。執(zhí)行效果為，小物體 A 在 B 的內(nèi)部，機器人手抓為空，其他狀態(tài)屬性不變。 takeout(A;B)：機器人將小物體 A 從 B 中取出來，執(zhí)行條件為機器人和 B 在同一個位置,A 在 B 中，機器人手抓為空，并且 B 的門打開。執(zhí)行效果為，機器人抓住小物體 A, 并且 A 處于 B 的外部，其他狀態(tài)屬性不變。機器人對盤子的操作 toplate(X)：機器人將物體X放入自己的盤子中。執(zhí)行條件為機器人

7、手爪拿著X，盤子中沒有其他物體。執(zhí)行效果為機器人手爪不再拿任何東西，X在盤子中，其他狀態(tài)屬性不變。 fromplate(X)：機器人將物體X從盤子中拿起。執(zhí)行條件為X在機器人盤子中，機器人手爪沒有拿其他物體。執(zhí)行效果為X不再在盤子中，機器人手爪拿著X，其他狀態(tài)屬性不變。任務(wù)描述 人機交互是家用機器人仿真比賽關(guān)注的一個重要方面。此次比賽中，參賽程序需要利用用戶提供的任務(wù)描述，計算出相應(yīng)的行動規(guī)劃，其中，通過用戶給出任務(wù)描述來體現(xiàn)人機交互。 任務(wù)描述分為三種類型：目標、約束和補充信息。 用戶給定的目標代表用戶要求機器人完成的工作，對應(yīng)于希望達到的目標狀態(tài)。“Give me the green bo

8、ttle.”，表示用戶希望最終“green bottle” 與用戶在同一位置。 約束表示完成給定任務(wù)過程中必須遵守的約束條件，或者環(huán)境所滿足的約束條件，例如“Do not catch any bottle on the table.”，表示在整個執(zhí)行過程中，機器人都不能拿“table” 上的“bottle”。 用戶還可以提供關(guān)于初始場景的一些補充信息，例如“The red bottle is on the table.” 即使在初始場景描述中沒有規(guī)定“red bottle” 的位置，也可以根據(jù)這條信息和“table”的位置推出“red bottle” 的位置。任務(wù)描述方式 任務(wù)描述用兩種方式表

9、達，相應(yīng)的比賽分為兩個項目，其中一個用詞匯受限的自然語言（英語）來表達任務(wù)描述，另一個用一些確定的指令表達（相比自然語言的語法，指令表達式更清晰準確）。指令交互：任務(wù)中物體的描述 用adj來概括物體的大小和顏色。 adj:= big | small | white | black | red | green | yellow | blue 用obj來表示物體，物體可以沒有顏色的描述，但一定要有物體種類（sort）的描述。 obj := sort|adj sort 場景描述中物體的種類清單如下： human（場景中唯一出現(xiàn)的用戶）, couch, chair, table,teapoy, boo

10、k, can, remote control, television,bottle, plant, cup, sofa, air conditioner, workspace, worktable,bed, desk, cupboard, refrigerator, wash machine，closet。（注：后四種物體可以被執(zhí)行open，close，putin，takeout）指令交互：指令的描述 指令中任務(wù)目標task定義如下（obj1 與obj2 為指令中物體）： task:= give(human, obj1) | puton(obj1, obj2) |goto(obj1) |put

11、down(obj1) | pickup(obj1) | opendoor(obj1) | putin(obji;obj2) 指令中補充信息info定義如下： info:= on(obj1, obj2) | near(obj1, obj2) | onplate(obj1)|inside(obj1, obj2) j dooropen(obj) 指令中約束cons定義如下： cons:= not task | not info | not not info 指令ins:= task | info | cons。 比賽中用到的指令集是ins的集合。 下面給出這些指令的含義。 give(human, o

12、bj)：表示將物體 obj 給用戶。obj 是 “小物體”，要求 obj 最終在用戶的位置，并且它不在機器人的手爪中或盤子上。 puton(obj1, obj2)：將物體 obj1 放到 obj2 上面。obj1 是 “小物體”，要求 obj1 在 obj2 所在的位置 (obj2 位置不變)，并且它不在機器人的手爪中或盤子上。 goto(obj)：機器人移動到 obj 所在的位置。 putdown(obj)：機器人放下物體 obj。obj 是 “小物體”，要求 obj 不再在機器人的手爪中或盤子上。 pickup(obj)：機器人拿起物體 obj。obj 是 “小物體”，要求機器人的手爪握住

13、 obj 或者 obj 在盤子上。opendoor(obj): 機器人打開 obj. 要求 obj 被打開, 即 dooropen(obj)成立。 putin(obj1, obj2): 機器人將小物體 obj1 放到 obj2 中，要求 obj1 在obj2 內(nèi)部，并且 obj2 處于關(guān)閉狀態(tài)。info 含義如下： on(obj1, obj2)：表示物體 obj1 在 obj2 上面。解釋為在場景中，obj1與 obj2 在相同的位置，并且 obj1 不在機器人上。 near(obj1, obj2)：表示物體 obj1 在 obj2 旁邊。解釋為在場景中，obj1與 obj2 在相同的位置。

14、onplate(obj)：解釋為物體 obj 在機器人盤子上。 inside(obj1, obj2)：表示小物體 obj1 在大物體 obj2 里面。 dooropen(obj)：表示物體 obj 的門處于打開狀態(tài)。cons 含義如下： not task：表示在環(huán)境的任何狀態(tài) (執(zhí)行某個行動序列后的狀態(tài))，都禁止執(zhí)行 task 所規(guī)定的行動。 not info：表示在環(huán)境的任何狀態(tài)，info 所描述的情況都禁止出現(xiàn)。 not not info：表示在環(huán)境的任何狀態(tài)，info 所描述的情況都必須保持。自然語言交互項目 自然語言交互項目中，用戶用詞匯受限的英語來表達任務(wù)描述。詞匯表雖然受限，但運用

15、這些詞匯仍然可以構(gòu)造出復(fù)雜的句子和多種等價的表達。例如： “Give me the red bottle which is near the green bottle.” “The cup which is white is on the table.” “There must be a bottle on the desk.”自然語言詞匯表詞匯類型詞匯類型詞匯詞匯代詞 me冠詞 a, an, the助動詞 must動詞 do, be, give, put, go, catch介詞 on, near, next, to, down, which形容詞 white, black, red, gr

16、een, yellow, blue, big, small副詞 there, not名詞 plate, 所有物體的種類任務(wù)描述 對于任務(wù)描述中的目標，一般用祈使句表達，例如：“Go to the table.”, “Pick up the bottle which is on the chair.”。其中主動動詞含義解釋如下（解釋為對物體位置和機器人狀態(tài)的要求，其中 A, B 指某個物體） give：一般用法為 “give somebody A” 或者 “give A to somebody”。作為任務(wù)，要求最終物體 A 的位置在 “somebody” 所在的位置，并且它不在機器人的手爪中或盤

17、子上。 put：一般用法有兩種，第一種 “put A in /on/near /next to /down toB”，要求最終物體 A 在物體 B 所在的位置（B 位置不變），并且它不在機器人的手爪中或盤子上，如果是 in 關(guān)系，表明將 A 放到 B 內(nèi)部。第二種 “put A down” 或者 “put down A”，要求 A 不再在機器人的手爪中或盤子上。 go：一般用法為 “go to A”，要求機器人移動到 A 所在的位置。 pick：一般用法為 “pick up A”，要求機器人的手爪握住 A。 open：一般用法為 “open A”, 要求 A 被打開。補充信息 對于補充信息，用

18、陳述句表達，例如：“The book is on the table.”，“The refrigerator is opened.”, “There is an open refrigerator.”。一般為 “Ais on/near/next to/inside B” 或者 “There is A on/near/next to/in B” 的形式，它們都解釋為 A 與 B 在同一個位置，如果是 in 關(guān)系，還表明 A 在B 的內(nèi)部，除了 B 為 plate 的情況，此時解釋為 A 在機器人的盤子里。約束信息 任務(wù)描述中約束用“Do not ”，“There must (not) be ”，或者“must(not) be ” 的方式表達?！癉o not” 后面一般接任務(wù)目標，例如 “Do not go to A”, “D