机器人全课程

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2020/11/17
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大纲介绍
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0. 概述
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0.1 实物半自主足球机器人
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0.2 仿真机器人足球比赛
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0.3 仿真比赛的特点
仿真平台传递给策略程序的数据:
己方、对方机器人坐标、角度（当前周期，上一 周期）。
球的坐标（当前周期，上一周期）。 场地数据。 控球方。
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2.7 策略程序每个周期发送的数据 策略程序发送给仿真平台的数据:
己方（home[i]）每个机器人的左轮速 （vl）和右轮速（vr）。
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4.3 Position动作函数
该动作可以让机器人跑到场地上指定的任何地点。
//形参robot 指定小车号 //形参 x 目标位置X坐标 y 目标位置Y坐标
void Position( Robot *robot, double x, double y );
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0号一般是守门员，用大红色表示； 1号用紫色表示，2号用紫红色表示； 3号用绿色表示，4号用蓝绿色表示；
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1.5 鼠标和键盘操作
鼠标： 在比赛开始前或比赛暂停时，可以用鼠标拖动球 或机器人到场地的任何位置。
键盘： 在比赛开始前或比赛暂停时，当鼠标点击某一个 机器人后可以用或键来调整该机器人的角度。
//预计的小球的位置
Bounds fieldBounds,
//场地范围
goalBounds;
//球门的位置与范围
long gameState;
//当前游戏的状态
long whosBall;
//由谁控制球
void *userData;
4.1.2 Velocity例子
// 一般动作 void NormalVelocity(Environment* env) {
//让2号机器人两个轮子都以10的轮速前进 Velocity(&env->home[2], 20, 20); //让1号机器人左轮子都以-20的轮速后退 Velocity(&env-> home[1], -20, -20); //给3号机器人左轮发100, 右轮发20 Velocity(&env-> home[3], 100, 20); }
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5.3.1 Strategy 接口函数解析
函数接口 Strategy是程序的主要执行逻辑，由系 统反复调用，每次调用时系统通过Environment* env 这个指针向我们传递当前周期系统提供信息，在这里， 我们必须处理针对赛场上每一时刻的对策，通过策略 运算设置己方小车的左右轮转速，来控制机器人进行 足球比赛。
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5. 策略程序的结构
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5.1 策略文件组成
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5.2 策略类视图
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5.3 InterFace.h接口文件
这个文件有与仿真平台通讯的一个结构Environment 和三个函数的声明
//比赛开始时系统调用一次 extern "C" STRATEGY_API void Create ( Environment *env );
Velocity(&env->home[1], 10 , 70 ); //让1号机器人逆时针转圈
Position(&env->home[2], env->currentBall.pos.x, env->currentBall.pos.y );
//让2号机器人追着球跑
Angle(&env->home[3], -60);
//让3号机器人追着球跑
Velocity(&env->home[4], 5 , 5 ); //让1号机器人逆时针转圈 }
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4.5 注意事项
轮速度限制为 -125 ～ 125 平台原始接口中提供了比赛状态（GameState）
以及控球方（WhosBall）两个参数,但经过实际开 发时发现他们毫无任何用处,故需要自己判断 场地度量单位为英寸，1英寸 = 2.54厘米 机器人角度的单位为角度（不是弧度） 如果场地不同，队伍需要转换左右半场坐标
每秒调用次数依靠机器能力来定，默认为60次， 即仿真的一个周期为1/60秒。
extern "C" STRATEGY_API void Strategy ( Environment *env );
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5.3.2 InterFace.h
//主要的定义,包含所有运行时的的信息,由系统刷新
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(93.4259, 6.3730)
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2.4 场地的各种标志及尺寸
(:)
单 位 厘 米
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Y 2.5 球与车的长度尺寸
约4.318
(:)
单
球
位
前
转角方向 0°
厘
机器人
米
约7.9756
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(0.0 ,0.0)
X
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2.6策略程序每个周期接受的数据
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4.3.1 机器人的指定点运动
球位置2
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左轮速vl 右轮速vr
？度
球位置1
Position 函数 根据目标位置可进行转角的控制。
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4.3.2 Position例子
void NormalPosition( Environment* env ) {
//让2号机器人追着球跑 Position( &env->home[2], env->lastBall.pos.x, \
env->lastBall.pos.y);
//让2号机器人跑到场地中心
double x = ( env->fieldBounds.left + env->fieldBounds.right ) / 2; double y = ( env->fieldBounds.bottom + env->fieldBounds.top ) / 2;
注： 当前发送的数据要到下一周期才能执行。
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4. 动作函数及演示
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4.1 Velocity动作函数
该动作可以给机器人自由的发轮速（在该程序 中可以简单的认为轮速就是机器人的推进力）。
小车发轮树被限制为 – 125 ～ 125 之间。
//形参robot 指定小车号 //形参vl 左轮速 vr 右轮速
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1.6 MLS平台系统特点
机器人模型： Yujin机器人的物理模型。
模拟精确： 碰撞检测完全，碰撞处理准确仿真极为真实
（采用商业游戏引擎公司Havok的碰撞处理引擎 作品 帝国时代、CS等）。
系统界面： 3维（采用Director设计界面，3D Max建模）。
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typedef struct
{
Robot home[PLAYERS_PER_SIDE];
//我方机器人数组
OpponentRobot opp [PLAYERS_PER_SIDE]; //敌方机器人数组
Ball currentBall,
//当前小球的位置
lastBall,
//上一次小球的位置
predictedBall;
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4.2 Angle动作函数
该动作可以让机器人转到指定的任意角度。 并做直线运动。
//形参robot 指定小车号 //形参desired_angle为转角度数 void Angle ( Robot *robot, int desired_angle);
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Position(&env->home[2], x, y);
}
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4.4 三个动作函数组合使用的例子
void Normal( Environment* env ) {
Position(&env->home[0], env->goalBounds.left + 10, env->currentBall.pos.y); //让0号机器人在球门附近跟着球的y坐标跑
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1.7 MLS平台系统需求
硬件需求：
Pentium III 600 MHz或与其性能相当的CPU； 256M系统内存； 具有32M显存的TNT2或其以上级别的显示卡； 至少可以实现800×600分辨率的显示器；
软件需求：
Windows98或以上版本的操作系统； DirectX 8.0或以上版本；
//比赛过程中由系统循环调用（策略都放在里面）。 extern "C" STRATEGY_API void Strategy ( Environment *env );
//比赛结束时系统调用一次 extern "C" STRATEGY_API void Destroy ( Environment *env );
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1.8软件开发环境
Lingo × Microsoft Visual C＋＋6.0√ Microsoft Visual C＋＋.NET 2003√
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1.9 MLS平台模板程序
平台提供了基本的策略开发框架,见安装目录 下的Strategy Source目录 如:C:\Program Files\Robot Soccer v1.5a\Strategy Source)。
其模板程序为DLL动态联接库。
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2.仿真平台与策略程序 的关系
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2.1 什么是策略程序？
定义：策略程序就是自己编写的能够使仿真平 台中机器人按照预定方式运动的程序。
通俗的来说，就是能够打比赛的程序。
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2.2 仿真平台与策略程序的通讯方式
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1.3 机器人的编号
Home代表 己方机器人
Opp 代表 对方机器人
箭头所指的 方向为机器 人当前的正 方向
opp1 opp3
opp0
home4 home2 home0
opp2 opp4 home3 home1
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1.4 机器人的辨认
每方队员有五名，分别用不同的颜色来标 示，中间是代表队伍的颜色，在左下角是 区分不同队员的标识：
仿真实物半自主机器人足球比赛； 所有的硬件设备均由计算机模拟实现； 简化比赛系统复杂度，减少硬件需求 ； 可控性好、无破坏性、可重复使用，不受硬件条
件和场地环境的限制； 研究人工智能的绝佳平台；
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0.4 仿真比赛开发基础
对c语言有一定的了解； 对vc开发环境比较熟悉； 有创造性思维和充分的想象力； 有克服困难的能力；
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1. 仿真平台使用介绍
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1.1 演示一场比赛
黄队 武汉工程大学代表队
蓝队 千人工程代表队
VS
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1.2 MLS平台
开发者：
澳大利亚的 Dr. Jun Jo 领导的 Griffith大学 信息技术学院 RSS开发小组
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void Velocity ( Robot *robot, int vl, int vr );
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4.1.1机器人的运动控制
左轮速vl
右轮速vr
注： vl > vr 机器人顺时针旋转 vl < vr 机器人逆时针旋转
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
当轮速为负时， 机器人反向运动
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策略程序将接受的 数据进行处理
策略程序接受数据
MLS平台
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策略程序发送数据 MLS策略程 序
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2.3 场地信息介绍
(6.8118, 77.2392)
(93.4259, 77.2392)
(:)
单 位 英 寸
(6.8118, 6.3730)
(0,0) 说明：1英寸= 2.54厘米
4.2.1 机器人的转角控制
+180度
30度
左轮速vl 右轮速vr
- 180度
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左轮速vl
右轮速vr
-60度
当角度为负时， 机器人反向运动
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4.2.2 Angle例子
void NormalAngle( Environment* env) {
//让1号机器人转到30度角 Angle(&env->home[1], 30); //让3号机器人转到-60度角 Angle(&env->home[3], -60); }