集控式微型足球机器人决策部分课件

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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2023/8/221 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/22219921992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2023/8/223 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2023/8/2242 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2023/8/225 足球机器人决策系

3、统足球机器人决策系统4.RoboCup 类人组比赛2023/8/226 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）2023/8/227 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2023/8/228 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/229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2023/8/2210

4、 一个典型的微型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。由于双方各有不同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），而机器人也有颜色的队标（黄色和蓝色），而机器人也有不同的队员色标。这样计算机就可以通过颜不同的队员色标。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置与朝向色分隔来识别全部机器人与球的位置与朝向了。了。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2211（2）决策子

5、系统：）决策子系统：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2023/8/2212（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块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

6、，遥控场上各机器人的运建立无线通讯联系，遥控场上各机器人的运动。动。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2213（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2023/8/2214（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

7、且总控子系统不仅是人机交互接口，而且更恰当的说是整个系统的大管家，负责管理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，各个子系统的初始化，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，以及诊断系统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成。故障，全部都通过总控子系统完成。足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2215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2023/8/2216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

8、理模型3 队形与角色分配队形与角色分配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2023/8/2217MiroSot 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2023/8/2218 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

9、攻合适？从视觉子系统或者仿真环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2023/8/2219决策系统的形象比喻TheimaginativeexplanationPlaygroundBlind PlayerBlind PlayerBlind PlayerObserverwith bright eyesInputmatrixBlindCoachOutputmatrix1 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2023/8/2220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

10、场上的比赛形势，做出布署，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2023/8/2221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；计计算算有有关关实实体体速速度度、相相对对距距离离、角角度度等等2 2 态势分析与策略选择；态势分析与策略选择；3 3 队

11、形确定与角色分配；队形确定与角色分配；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2023/8/2222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202

12、3/8/22233队形与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

13、，队形和角色分配密切相关。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2023/8/2224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

14、技能4典型动作设计与安排典型动作设计与安排 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2225动作设计的目标动作设计的目标如如何何从从眼眼花花缭缭乱乱的的比比赛赛中中归归纳纳提提炼炼出出有有限的基础性的单元动作限的基础性的单元动作如如何何构构造造和和设设计计足足球球机机器器人人的的动动作作体体系系、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2023/8/2226足球机器人动作特点分析足球机器人动作特点分析各各种种动动作作都都是是通通过过机机器器人人的的线线速速度度、角角速速度度、位移和轨迹来实现的位移和轨迹来实现的一一切切

15、动动作作都都是是由由小小车车的的速速度度控控制制来来实实现现的的。最最终终都都落落实实到到小小车车左左、右右轮轮速速的的计计算算，都都落落实到实到VLVL、VRVR函数的设计上函数的设计上动动作作设设计计与与实实现现属属于于机机器器人人运运动动学学范范畴畴的的问问题，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2023/8/2227动作的层次关系动作的层次关系基本动作基本动作BasicActions,BA技术动作技术动作SkilledActions,SA组合动作组合动作(单人单人)CombinatorialAction,CA战

16、术动作战术动作(多人多人)TacticalActions,TA 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2228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2023/8/2229ToPostion 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BasicAction(BA)足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2230到到 定定 点点 函函 数数 设设 计计dxdyq22dydx

17、d+=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2023/8/2231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2023/8/2232机机 器器 人人 转转 角角 函函 数数 示示 意意 图图q目标角机器人X轴1q2q机器人方向角 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2233技术动作技术动作SkilledAction(SA)KickBallKickBall 踢球动作踢球动作ShootGoalShootGoal 射门射门TurnShootTurnShoot 转身射门转身射门DefenseBallDefenseBall 防球（回

18、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2023/8/2234BLrRp1 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2023/8/2235 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2236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2023/8/2237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 足球机器人决策系统足球机器人决策系统20

19、23/8/2238SkilledAction(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2023/8/2239dangerArea T2 目标点目标点 T1 目标点目标点 机器人机器人 小球小球图图中中分分三三种种情情况况示示意意机机器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 足球机器人决策系统足球机器人决策

20、系统2023/8/2240R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2023/8/2241 组合动作组合动作 CombinatorialAction(CA）组合发球包括组合发球包括 ：PenaltyKick（罚点球）（罚点球）GoalKick（罚罚门门球）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2023/8/2242 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2243 足球机器人决策系统足球机

21、器人决策系统2023/8/2244 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2245 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2246战术动作战术动作TacticalAction(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2023/8/2247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数集的关系 足球机器人决策

22、系统足球机器人决策系统2023/8/2248 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2023/8/2249 足球机器人决

23、策系统足球机器人决策系统2023/8/2250右右 攻攻 假假 设设 与与 球球 场场 分分 区区 546312789101112YXOGOALHOMEForwardlineHomelineDangerArea 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2251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2023/8/22525 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器队形库队形库角色

24、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2023/8/22531234567891731261822101112151619272823242925301314213220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2023/8/2254队队形号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边线边线推球推球当球在区域当球在区域1 1时时的的队队形形38中中间间等球等球25左上左上(30,135)180(30,135)180度等球度等球2

25、6左上左上(40,110)45(40,110)45度等球度等球25边线边线推球推球当球在区域当球在区域2 2时时的的队队形形38中中间间等球等球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时时的的队队形形38中中间间等球等球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协协助守助守门员门员当球在区域当球在区域4 4时时的的队队形形29横向等球横向

26、等球3(40,70)3(40,70)28横向等球横向等球2(40,110)2(40,110)38中中间间等球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2023/8/2255队队形号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边线边线推球推球当球在区域当球在区域2929时时的的队队形形23一一传传一射上射一射上射门门37右下中右下中间间等球等球24一一传传一射下射一射下射门门305边线边线推球推球当球在区域当球在区域3030时时的的队队形形37右下中右下中间间等球等球24一一传传一射下射一射下射门门4下下边边界守候界守候315边线边线推球推球当球在区域当球

27、在区域3131时时的的队队形形35左下中左下中间间等球等球38中中间间等球等球14近距离下近距离下协协助助325边线边线推球推球当球在区域当球在区域3232时时的的队队形形34左上中左上中间间等球等球38中中间间等球等球13近距离上近距离上协协助助队形库存放内容（部分）足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2256角色号角色号角角 色色 名名 称称动动 作作 内内 容容0静止静止左右左右轮轮速度均速度均为为0 04下下边边界守候界守候调调用函数用函数BoundDefenceBoundDefence（）避开球并在下（）避开球并在下边边界等候球界等候球5边线边线推球推球调调用函数用函数

28、BoundPushBallBoundPushBall（）将球踢出本方（）将球踢出本方门门区附近区附近6拨拨球出球出边边界界调调用函数用函数PushBallofBoundPushBallofBound（）将球踢向（）将球踢向对对方半方半场场7小禁区上平行小禁区上平行护护球球调调用函数用函数ParallelDefenceParallelDefence（）在小禁区上（）在小禁区上线护线护球球11射射门门调调用函数用函数Vect_MidShoot1Vect_MidShoot1（）（）执执行射行射门动门动作作12守守门门调调用函数用函数GoalieActionGoalieAction（）（）执执行守行守

29、门动门动作作13近距离上近距离上协协助助调调用函数用函数ptWaitptWait（）在球上方或后上方（）在球上方或后上方协协助助进进攻或防守攻或防守14近距离下近距离下协协助助调调用函数用函数ptWaitptWait（）在球下方或后下方（）在球下方或后下方协协助助进进攻或防守攻或防守20三角三角进进攻后攻后侧侧后等后等球球调调用函数用函数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更远远离球离球门门）21扫扫球球调调用函数用函数ClearBallClearBall（）完成（）完成扫扫球球动动作（作（详见该详见该函数）函数）22协协

30、助守助守门员门员调调用函数用函数ParallelDefenceParallelDefence（）在小禁区（）在小禁区线线上上协协助守助守门员门员防守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2023/8/2257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度等度等球球调调用函数用函数ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点（到定点（3030，135135）等球，并使机器人的角度）等球，并使机器人的角度为为180180度。度。26左

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

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

33、itionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到定点到定点（165165，4545）等球，并使机器人）等球，并使机器人对对准球。准球。38中中间间等球等球调调用函数用函数ToPositionPDToPositionPD（）和（）和TurnToAnglePDTurnToAnglePD到球到球场场中点中点等球，并使机器人的角度等球，并使机器人的角度为为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2023/8/2258角色库角色库队形库队形库视觉视觉输输入入信息信息 预处预处理理态势态势 分析分析任任务务分解分解队

34、队形形确定确定队队形形1 1队队形形2 2 队队形形 队队形形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机器人机器人动动作作选择选择机器人左右机器人左右轮轮速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2023/8/22597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2023/

36、8/2260Startx()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

37、口：传入：参数入口与出口：传入：VecPositionposBall返回：返回：intnAreaNo3、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2023/8/2261三、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码

38、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、主函数

39、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。2023/8/2262 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器

40、（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。2023/8/2263 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2264（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；

41、处理如下特殊情况：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。2023/8/2

42、265 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。2023/8/2266 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。2023/8/2267 足球机器人决策系统足球机器人决策系统4.TurnToPointPD()参数入口

43、与出口：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。2023/8/2268 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2023/8/2269 足球机器人决策系统足球机器人决策系统6.ToPositionNew()参

44、数入口与出口：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。2023/8/2270 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

45、*pCycle 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。2023/8/2271 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

46、区内给出相应的目标点，守门员走到该目标点防守2023/8/2272 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。2023/8/2273 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。2023/8/2274 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。2023/8/2275 足球机器人决策系统足球机器人决策系统2023/8/2276The End