機(jī)器人足球技術(shù)培訓(xùn)（一）

SimuroSot5vs5(仿真〕

本講主要內(nèi)容機(jī)器人足球概述仿真〔5vs5〕平臺(tái)介紹使用VC開發(fā)簡單的策略程序第機(jī)器人足球國際機(jī)器人足球賽事〔1〕.國際機(jī)器人足球聯(lián)合會(huì)FIRA〔FederationofInternatinalRobotSoccerAssociation)〔2〕.機(jī)器人世界杯RoboCup〔TheRobotWorldCupInitiative)(1).Fira簡介

FIRACUP的主要比賽工程☆MiroSot：(3對3)、(5對5)、(11對11)☆SimuroSot：(5對5)、(11對11)☆RoboSot：(3對3)☆HuroSot：(3對3)☆類人型機(jī)器人根本性能比賽：(包含四種比賽工程☆機(jī)器人隊(duì)形比賽：(并行隊(duì)形、串行隊(duì)形、交義隊(duì)形)☆多機(jī)器人追捕比賽：(4對1)☆人一機(jī)器人射門比賽：(兒童年齡不超過3歲)☆舞蹈比賽：(半自主2人組)、(半自主4人組)、(類人型組)人型機(jī)器人足球比賽全自主機(jī)器人足球比賽半自主機(jī)器人足球比賽〔5VS5)半自主機(jī)器人足球比賽〔5VS5)仿真機(jī)器人足球(5vs5)15212435機(jī)器人足球仿真系統(tǒng)(11Vs11)(2)RoboCup簡介Robocup的比賽工程〔一〕RoboCup足球機(jī)器人比賽1、仿真組〔2D〕2、仿真組〔3D〕3、小型組4、中型組5、標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)組6、類人組〔二〕RoboCup救援組比賽1、仿真組2、機(jī)器人組〔三〕RoboCup家庭組比賽〔四〕FIRA足球機(jī)器人比賽1、仿真組〔5:5〕2、仿真組〔11:11〕3、小型組〔3:3〕4、小型組〔5:5〕5、小型組〔11:11〕〔五〕微軟〔MS〕足球機(jī)器人仿真比賽1、Nao類人仿真2、3D類人仿真3、輪式微型機(jī)器人5：5仿真4、輪式微型機(jī)器人11：11仿真Robocup仿真組RoboCup小型組〔5VS5〕RoboCup中型組〔4VS4〕RoboCup四腿組〔3VS3〕Robocup類人組四川大學(xué)機(jī)器人開展?fàn)顩r四川大學(xué)比賽成績1 2004年5月參加了首屆西南地區(qū)機(jī)器人足球大賽，獲得SimuroSot〔5VS5〕工程冠軍，SimuroSot(11vs11)工程亞軍；2 2004年6月參加了在武漢舉行的第五屆全國機(jī)器人足球錦標(biāo)賽，獲得SimuroSot〔11vs11〕〔LLS〕工程比賽第二名；3 2004年10月參加了韓國釜山舉行的第九屆機(jī)器人足球世界杯，獲得SimuroSot〔11VS11〕工程第四名；4 2005年7月參加了全國機(jī)器人足球大賽獲得SimuroSot〔11vs11〕季軍；5 2005年8月參加常州全國機(jī)器人大賽獲得SimuroSot〔5vs5〕工程比賽二等獎(jiǎng)。6 2006年6月在甘肅省平?jīng)鍪信e辦的“華媒杯〞第七屆全國機(jī)器人足球錦標(biāo)賽中，四川大學(xué)代表隊(duì)獲得SimuroSot〔5vs5〕全國季軍，SimuroSot〔11vs11〕一等獎(jiǎng)的好成績，7四川大學(xué)代表隊(duì)在2006年7月舉行的德國FIRA世界杯上再次獲得SimuroSot〔11vs11〕第四名。8 2007年5月，四川大學(xué)再次征戰(zhàn)在武漢舉行的“思遠(yuǎn)+1杯〞第八屆全國機(jī)器人足球錦標(biāo)賽，獲得了仿真5vs5二等獎(jiǎng)，仿真11vs11二等獎(jiǎng)。

圖片資料微型足球機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)pcpc無線發(fā)射器無線發(fā)射器CCD攝像頭CCD攝像頭

微型足球機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)和底層平臺(tái)：機(jī)器人足球比賽專用軟件底層：表達(dá)人策略思想的C語言代碼

平臺(tái)動(dòng)態(tài)連接庫（dll）底層程序返回球場信息給機(jī)器人指定驅(qū)動(dòng)力仿真系統(tǒng)與實(shí)體系統(tǒng)的比較平臺(tái)相當(dāng)于足球機(jī)器人系統(tǒng)中的機(jī)器人實(shí)體、比賽場地、CCD攝像頭DLL相當(dāng)于實(shí)體系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)，相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，它獲取場上信息，然后將處理結(jié)果發(fā)送給平臺(tái)

平臺(tái)和DLL每個(gè)周期互相交換數(shù)據(jù)，保證了比賽的實(shí)時(shí)性理論上每個(gè)周期時(shí)長為1/60S,在一個(gè)周期,DLL接受平臺(tái)傳遞過來的信息，然后行處理，最后將處理的結(jié)果發(fā)送給平臺(tái)仿真5VS5平臺(tái)平臺(tái)的功能1.接收DLL傳遞過來的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)力。2.根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型計(jì)算機(jī)各個(gè)機(jī)器

人的速度位置等參數(shù)3.傳遞機(jī)器人的位置，朝向等參數(shù)給DLL4.顯示模塊負(fù)責(zé)顯示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊碰撞檢測動(dòng)力學(xué)模塊顯示模塊通信模塊場上信息動(dòng)態(tài)鏈接庫〔策略程序〕的功能1.接收平臺(tái)發(fā)送過來的球、我方與對方機(jī)器人的速度、位置等參數(shù)；2.根據(jù)敵我雙方的位置和已有的策略庫進(jìn)行分析與決策；3.計(jì)算機(jī)出我方每個(gè)機(jī)器人的左右輪驅(qū)動(dòng)力，以此完成基本的動(dòng)作；4.將計(jì)算出的機(jī)器人左右輪驅(qū)動(dòng)力傳遞給平臺(tái)。動(dòng)態(tài)鏈接庫〔策略程序〕的功能通信模塊信息綜合分析模塊策略庫行為決策模塊基本動(dòng)作及路徑規(guī)劃如何讓機(jī)器人動(dòng)起來(1)生成DLL文件 步驟一：用C＋＋翻開Strategy.dsw 步驟二：找到NormalGame函數(shù)，修改其中局部內(nèi)容(剛接觸可以不用去理會(huì)) 步驟三：編譯代碼〔Ctrl+F7〕 步驟四：生成DLL文件注意僅僅編譯程序就可以了，不要去運(yùn)行我們的大多數(shù)代碼將會(huì)在normalgame中寫，第一次接觸時(shí)可以不去理會(huì)這一步，我們已經(jīng)在里面寫了局部動(dòng)作如何讓機(jī)器人動(dòng)起來〔2〕復(fù)制策略〔strategy.dll〕步驟一：在上一步編譯結(jié)束后會(huì)在底層程序文件夾中的debug或者release文件夾下面有strategy.dll文件步驟二：將上一步產(chǎn)生的strategy.dll復(fù)制到C盤下的Strategy文件夾下面的yellow或者blue文件夾下。復(fù)制過去以后可以修改文件名〔方便下一步裝載策略時(shí)輸入方便，比方在這里我們改成1.dll〕，但是后綴名〔dll〕不能變。至于是復(fù)制到y(tǒng)ellow,還是blue就要看你測試時(shí)用哪一方了，剛開始的時(shí)候我們可以給兩個(gè)文件夾里都復(fù)制進(jìn)去在安裝平臺(tái)的時(shí)候默認(rèn)的會(huì)在C盤下新建strategy文件下，幾起里面的子文件夾yellow和blue如何讓機(jī)器人動(dòng)起來〔3〕將dll文件載入到平臺(tái)中步驟一：翻開平臺(tái)，單擊右上角的STRATEGIS選項(xiàng)，出現(xiàn)如右圖所示的效果步驟二：單擊blue和yellow后面的Lingo將其改成c++;在blue或者yellow下面輸入我們放到相應(yīng)文件夾下面文件的文件名步驟三：點(diǎn)擊下面的Send,然后點(diǎn)擊START，這樣機(jī)器人就可以按照我們的策略運(yùn)動(dòng)了

假設(shè)我們在c:\strategy\yellow中放了一個(gè)1.dll，那現(xiàn)在就可以在yellow下面輸入1〔不需要加后綴名〕如何生成DLL編譯文件1.組建—>組建2.Ctrl+F7release文件夾下或者debug文件夾下的strategy.dll就是我們生成的策略文件〔2〕實(shí)現(xiàn)簡單踢球動(dòng)作Kick(Environment*env,introbot,Vector3DToPos)讓robot把球踢到ToPos的位置例:(將這段代碼插入到NormalGame函數(shù)中，如以下圖) Vector3Dgo; go.x=93; go.y=43; Kick(env,1,go);然后按照前面的步驟編譯，復(fù)制，裝載，運(yùn)行DLL即可以看到效果實(shí)現(xiàn)簡單踢球動(dòng)作

Vector3Dgo;定義一個(gè)Vector3D類型的變量，Vector3D是底層程序中定義的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，typedefstruct{doublex,y,z;}Vector3D;，這個(gè)結(jié)構(gòu)體表示三維坐標(biāo)上的一個(gè)點(diǎn)；

go.x=93;

go.y=43;給go這個(gè)點(diǎn)賦值，相當(dāng)于確定三維坐標(biāo)上GO這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo) Kick(env,1,go);調(diào)用Kick函數(shù)讓1號機(jī)器人將球踢到go這個(gè)點(diǎn)，env是環(huán)境變量用于保存場上信息。從協(xié)會(huì)網(wǎng)站上可以下載機(jī)器人編號01324藍(lán)方和黃方以球場中心點(diǎn)對稱01234機(jī)器人跑位PositionAndStop(Environment*env,introbot,Vector3Dpos,doublebestangle,doublelimit) 讓robot跑到pos，并且停下來，bestangle是停下來之后的朝向，limit控制停在pos附近的距離例：〔同樣在NormalGame函數(shù)中插入以下代碼〕 Vector3Dgo; go.x=40; go.y=20; PositionAndStop(env,2,go);機(jī)器人角度090-90180-180機(jī)器人模型是邊長約等于3的小車，以不同的顏色區(qū)分。機(jī)器人的角度初始狀態(tài)下除了0號機(jī)器人角度為90度之外，其余機(jī)器人角度均為0度，常用底層函數(shù)voidPositionAndStopX(Environment*env,introbot,Vector3Dpos,doubleXangle,doublelimit)//PositionAndStopX讓robot跑到pos，并且停下來原地旋轉(zhuǎn)，Xangle 旋轉(zhuǎn)的角速度，limit 控制停在pos附近的距離常用底層函數(shù)voidPositionAndStop(Environment*env,introbot,Vector3Dpos,doublebestangle,doublelimit)//PositionAndStop讓robot跑到pos，并且停下來，bestangle是停下來之后的朝向，limit控制停在pos附近的距離常用底層函數(shù)voidPositionAndThrough(Environment*env,introbot,Vector3Dpos,doubleMAX)//PositionAndThrough讓robot以最快MAX沖向pos，中間沒有減速控制voidPAngle(Environment*env,introbot,doubleangle,doublespeed)//PAngle讓robot朝angle的方向跑，并且speed控制它的最大輪速常用底層函數(shù)voidAngle(Environment*env,introbot,doubleangle)//Angle讓robot轉(zhuǎn)到angle的方向voidAngle(Environment*env,introbot,Vector3Dpos)

//Angle讓robot轉(zhuǎn)到正對pos的方向常用底層函數(shù)voidKick(Environment*env,introbot,Vector3DToPos)

//Kick 讓robot把球踢到ToPos的位置voidPredictBall(Environment*env,intsteps)

//預(yù)測steps周期后球的位置，結(jié)果保存在p->preball中常用底層函數(shù)intCount(Environment*env,introbot,Vector3Dpos)//計(jì)算robot跑到pos點(diǎn)所需要的周期Vector3DMeetball_p(Environment*env,introbot)//求出robot追到球的最正確位置常用底層函數(shù)voidGoalie(Environment*env,introbot)//守門員函數(shù)，robot指定我方守門員的編號，平臺(tái)剛翻開的時(shí)候默認(rèn)守門員為0號，機(jī)器人，所在建議大家還是讓0號機(jī)器人做守門員吧。底層中定義的一些常量constlongPLAYERS_PER_SIDE=5;//表示每一方機(jī)器人個(gè)數(shù)constdoubleFTOP=77.2392;constdoubleFBOT=6.3730;constdoubleFRIGHT=93.4259;constdoubleFLEFT=6.8118;//FTOP,FBOT,FLEFT,FRIGHT分別表示球場上、下、左、右四個(gè)邊界線底層中定義的一些常量constdoublePENALTYRIGHT=78.329132; //點(diǎn)球點(diǎn)的X坐標(biāo)constdoublePENALTYLEFT=22.216028;//點(diǎn)球點(diǎn)的Y坐標(biāo)constlongCAR=3; //小車邊長2.95常用變量及結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ doublex,y,z;}Vector3D;//Vector3D可以用來定義球場的一個(gè)點(diǎn)。其中Z坐標(biāo)在定義點(diǎn)時(shí)無實(shí)際意義。例如：Vector3Dpos1={10,20,0};或者Vector3Dpos2;pos2.x=10;pos2.y=20;常用變量及結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ Vector3Dpos;}Ball;//Ball結(jié)構(gòu)體用來表示球的位置常用變量及結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ Vector3Dpos;//機(jī)器人所在的位置 doublerotation;//機(jī)器人朝向 doublevelocityLeft,velocityRight;//機(jī)器人左右輪輪速〔驅(qū)動(dòng)力〕}Robot;例如在NormalGame函數(shù)中，p->robot[1].pos就表示我方1號機(jī)器人當(dāng)前的坐標(biāo)〔注意：Robot結(jié)構(gòu)體是用來表示我方機(jī)器人的〕常用變量及結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ Vector3Dpos;//機(jī)器人的位置 doublerotation;//機(jī)器人的朝向}OpponentRobot;例如在NormalGame函數(shù)中，p->opp[1].pos就表示對方1號機(jī)器人當(dāng)前的坐標(biāo)〔注意：OpponentRobot結(jié)構(gòu)體是用來表示對方機(jī)器人的〕常用變量及結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ Vector3Dmyoldpos[PLAYERS_PER_SIDE]; //記錄我方隊(duì)員的舊坐標(biāo),方向

Vector3Dmyspeed[PLAYERS_PER_SIDE]; //紀(jì)錄我方隊(duì)員的速度，跑位的方向

Vector3Dmyoldvelocity[PLAYERS_PER_SIDE];//紀(jì)錄我方隊(duì)員上次驅(qū)動(dòng)力

Vector3Dopoldpos[PLAYERS_PER_SIDE];//記錄對方隊(duì)員的舊坐標(biāo),方向

Vector3Dopspeed[PLAYERS_PER_SIDE];//紀(jì)錄對方隊(duì)員的速度，跑位的方向

Robotrobot[PLAYERS_PER_SIDE]; //我方球員

OpponentRoboto