水中机器人竞赛2d仿真组系列22d鱼比赛谢

前素育机器人运动是一项利国利民的伟大工程。2D仿真组机器鱼竞赛素育机器人运动会水中专项运动的基本竞赛内容之一。本书全面系统地介绍了2D仿真组机器鱼竞赛的概况和所设立的具体项目内容和规则等内容。本书适用于参加中国素育机器人运动会水中专项运动全局视觉组竞赛项目的所有员裁判员和运动员，也适合机器人者参考学习。本书的编者感谢和信息科技大学已毕业和在读的为完成本书所做的重要贡献，感谢国家自然科学基金的基金项目支持。20134第1章绪 思考与复 第2章仿真机器鱼竞赛系 思考与复 第3章竞赛项目 2D仿真抢球大 计分规 2D仿真水球 思考与复 第4章关键技 PoseToPose函 Dribble顶球函 基于坐标变换的顶球算 思考与复 第5章总结与展 参考文 1近年来，随着智能化领域的不断拓展，技术的日新月异，其科技研究的也推陈出新。大些平台的人工智能领域的比赛项目也如雨后春笋蓬勃兴起掀起了人工智能领域的创新[1]机器人系控制理论、传感技术以及人工智能等前沿科学技术，是各种先进技术的综合性平台[2]。自从20世纪60年代初世界第一台机器人诞生以后，机器人技术得到了迅速地发展，无论是现实中的智为了促进机器人技术的进步服务于人类的目标多个国际及地区机器人组织每年将举之间高科技技术领域的对抗赛从一个侧面反映了一个息与自动化领域基础研究和科学技机器人仿真比和比赛于一体，引起了全世界的广泛关注和极大。机器人足球竞赛兴起于2090[8]。其中，仿真机器人足球比赛是在标准的平台上进行，平台的设计充分体现了通信、传感控制和机能等方面的实际限制，从而使仿真系统很容易转化为实物球队的控制软件。仿真当前，国际上举办机器人竞赛的组织有两个：FIRAFederationofInternationalRobotSoccerAssociation)组织和RoboCup（RobotWorldCupSoccerGames）。FIRA的竞赛中以前只有实际机器人的竞赛，从2002年开始加入仿真组的竞赛，即FIRA仿下，“机器赛暨FIFA机器赛中国队选拔赛”每年也举办一次。RoboCup是由、欧美等国家发起并创立的组织，从1997年开始每年举办一届竞赛。在中国自动化学会机器人竞赛的组织下，“中国机器赛暨RoboCup中国公开赛”每年也举办一次。RoboCup比赛中仿真类项目较多，其仿真类竞赛主要有：微（MS）Nao类人仿真、（2D）、RoboCup仿真组（3D）、微软（MS）、轮式微型机器人5：5仿真、微软（MS）轮式微11：112D国际机器人竞赛仿真目前在仿真比赛中使用的平台主要有RoboCup委员会提供的标准Server系统Rcsoccersim、FIRA的仿真比赛中采用的3DRobotSoccerSimulator、RoboCup提Nao[9]。1、RcsoccersimRcsocersim仿真是207年Alanta际比上新推的赛类型在Rcsccersm平台下，各参赛队编写各自的客户程序，比赛以客户端/服务器(Serer/Clen)的方式进行。但是，Rcsccersim机器人仿真平台有很多不足，其中包括平台界面的粗陋和演示效果的生硬[10]2（MS）Nao让机器人像人一样踢球这一目标需要几代科研人员的努力，目前的研究水平与这个最终的目标还有一定差距，现阶段还不能实现机器人对人类的足球比赛，只能开展机器人之间的足球比赛。NaoLinuxURBI(UniversalReal-timeBehaviorInterface)3D3D微软Nao3D类人机器人足球赛仿真平台采用客户端/服务器结构，两个客户端在比赛中相互独立，互不干扰；Nao3D类人仿真平台中为每个单独的Agent（机器人）都引入了一个线程，多1.1AldebaranRoboticsNao3、TheRobotSoccer当前国际机器人足球(FIRA)承认的通用仿真平台是澳大利亚格利菲斯大学信息科技史密斯等人开发的TheRbotSocerSimultor™，a，台模型为测国YJinA比赛足机器人各参数后立，十分真。1.2TheRobotSoccer库（.dll双方将各自的策略库分别放入/strategy/blue和/strategy/yellow文件夹中即4SoccerServerSoccerServerSoccerServer（rcssserver）和SoccerServer3D（rcssserver3D，包括SimSpark）是机器人足球锦标赛（RobotSoccerWorldCup，RoboCup）[13]的二维（2D）和三维（3D）真比赛项目比赛平台Rcssserver（Client/Server，C/S）模式。服务端模拟一片虚拟的二维加速度等物理属性）和几何模型（Rcssserver客户端和服务端之间采用UDP/IP协议进行通信。比赛时，由启动的服务端进程确定每支队111.3RcssserverRcssserver3D总体架构与Rcssserver基本一致，采用C/S模式，服务端模拟仿真环境、控系统，控务端模拟出来的足球机器人。最根本的不同在于Rcssserver3D构建了一个3D仿真3DRcssserver3D1.4Rcssserver3DRcssserver和Rcssserver3D都是开源软件。前者自1995年开发出来，1997年第一次用于正式比20124月已经发布15.0.120015.26项目托管到著名开源软件，含源代码的软件包可以从项目主页开始规划，2004用于正截至20124布到0.6版之间发布的17个版本与Rcssserver合并管理，在相同的项目主页；自2009年起，项目通用仿真平台方向，模块独立出来，项目名称更改为SimSpark；从0.6.1版起，项目国内机器人竞赛仿真我国实体机器人和仿真机器人同外国比起来，起步普遍。RoboCup的分会于1999年5月由计算机系和中国科技大学计算机系共同发起、成立[16]。随后，东学哈尔滨工业大学国防科技大学和科技大学等也相继加入了该经RoboCup 后，RoboCup中国分会负责组织中国境内的一切RoboCup活动，包括学术研讨、培训以及竞赛等等[17]目前国内机器人仿真平台主要有东学的NewNEU3D类人机器人仿真平台[18]、微软轮式1NEWNEU3D高保真NEWNEU3D类人机器人仿真平台是受微软亚洲研究基金资助，由东学“牛牛”足球机器人研发自主开发的一种新型类人机器人3D仿真平台。它是目前Robocup中国较好的模拟，真实比赛中的决策系统，具有适应性强、扩展性好、简洁高效的特点，1.51.5该仿真平台是基于RoboticsStudio开发的，它采用客户端/服务（Client/Server）结构，Client/Server该平台基于开放可扩展性原语控制，把具体的任务简单抽象为由动作原语构成的一个序XML储，方便阅读与修改。比赛中执行某类任务时，仿真平台自动地从动作库中调出相应的原语序列，交给类人机器人驱动服务解释执行。原语控制实现了动作规划和执行过程的分离，充分发微软轮式微型机器人仿真比赛平台是东学开发的一种新型足球机器人3D仿真平台。目前微软轮式微型机器人仿真比赛已经作为中国机器赛的正式比赛平台使用。1.61.7仿真系统平台的左侧提供有时间、比分、队名显示、比赛2D显示，仿真系统平台的右侧提（.dll，Blue3（MS）充分利用了开发平台提供的仿真引擎服务。RoboticsStudio是支持很多机器人硬件WindowsREST一个环境中，这样即使PC在硬件资源不足的情况下，仿真平台也可以实现正常调试和比赛，极1.8机器鱼仿真比胜。机器球比赛除了涉及到机器人足球所涉及到的各种技术之外，还将涉及到水动力分析，水中通讯、图像处理，技术等多方面的内容，难度更大，技术更复杂。 1.91.102DRoboticsStudio水中机器人水球比赛2D仿真平台（UnderwaterRobotWaterPoloGameSimulator2DimensionEdition，简称URWPGSim2D）是由智能控制组织开发的，它模拟了仿生机器鱼各个关节的位姿变化运动状态变化情况及机器球比赛运行等状况一方面，图1.11机器球比赛实时仿真系库（.dllTeam1Team2年5月21-22日在西南民族大学（）举行，URSim2D（当时的名称为URWPGSim2D）首次使用。2011中国机器赛暨RoboCup中国公开赛于2011年8月23-25日在西北师范大学和甘肃（兰州）举行，平台在经过完善并更新部分仿真任务后再次使用。2012中国水中机器赛于2012年5月19-20日在大学（江苏）举行，基于URSim2D的仿真比赛也顺利完成。平台和仿真任务更新过程证实了平台本身具有良好的可性和可扩展性。2012中国机器赛暨RoboCup中国公开赛于2012年11月18-19日在工业大学（江苏）举行，基于URSim2D的仿真比赛经过项目的修改后比赛更加。思考与2真机器鱼竞赛系2D2D（UnderwaterRobotWaterPoloGameSimulator2DEdition,URWPGSim2D）URWPGSim2D基于微软机器人开发[26]（RoboticsDeveloperStudio,MRDS采用VisualStudio2008SP1开发环境，使用C#编程语言开发。URWPGSim2D向对象设计思想，结合Singleton设计模式，给出了一个结构良好，扩展性强，灵活性高的软件URWPGSim2D比赛目122D3、增强比赛 品化、进程。总体框逻辑架ClientClientServerCCRClientServerDSSCCR2.1URSim2DURSim2D整体结构图中，右半部分是服务端，左半部分是客户端。服务端服务（ServerService，Sim2DSvr）是服务端提供的DSS服务，主要负责仿真流程控制，是系统的部分；服务端界面（ServerUI，ServerControlBoard）则是服务端提供的人机接口，主要负责仿真过程呈现、人机交互并提供各种辅助功能（如仿真数据实时显示和记录、仿真场景截图和等）接口；ServerControlBoardSim2DSvrCCRCCR服务（ClientService，Sim2DClt）DSS个仿真机器人或半分布式模式下多个仿真机器人所构成队伍的控制策略管理；客户端界面（ClientUI，ClientControlBoard）则是客户端提供的人机接口，主要负责以文字方式展现服务端仿真任务运行过程中发送给客户端的状态信息；ClientControlBoard向Sim2DClt通过CCR端口进行通信；用户通过客户端界面对仿真策略进行的操作，以命令的方式，通过CCR通信机制动 动学建 截图和屏幕2.2URSim2D开发架开发架构主要关注系统开发过程的指导着重考虑项目实施方式所需第软硬件支持等。根据第2.3和2.4节所作的软硬件选型URSim2D采用VisualStudio（VS）2008TeamSuite/ProfessionalwithSP1，C#编程语言进行开发。URSim2DURSim2D.slnVS2008C#解决方案（Solution）Solution包含至少10个（可根据需要扩展到）项目（Project，每个Project即为一个逻辑组件，组件和Project名称相同。由依赖关系决定的生成次序如表2.1Project均使用名为URSim2D.snk（Assembly2.1URSim2D动力学和运动学计算模块；随机扰动模块；碰无仿真机器鱼模型；仿真环境（场地/水球/任务模型；碰撞检测模块；系统配置模块；辅仿真任务具体实现模块（添加比赛和实验项目实现策略动态加载的辅绘制轨迹，显示和记录实时信息等辅助功能模无无r.Y2010.M11.Proxy.dll、DSSCommon、Match、t.Y2010.M11.Proxy.dll、DSSXNAFramework、WMEncoder9、Excel2003ComLibrary等第 组件，如表2.2所示。、 、 .Dss.Runtime.dll、.Dss.Rxy.dll、MRDS2008 不需完整安装。必需的文件有 运行库文件 mon.dll SimulationExy.dll、SimulationEngine.transform.dll、DssHost32.exe、DssProxy.exe等3个DSS服务编译运行所需文件。所有文件版本号。MRDS完整安装后bin AGEIA 不需要完整安装。必需的文件有：NxCooking.dl、PhysXLoader.dlll XNA需要完整的默认安装。可从微 安装文 windowsmedia9-kb929182-intl.exe（Winows7/VistaXPExcel2003Com不需要完整安装。必需的文件有：office.dll、Interop.VBIDE.dllOffice2003即Office11安装包 URSim2DSolution （SolutionDirectory）名称任意，默认为URSim2D。Solution中Project URSim2D软件在部署方面的设计目标是全绿色，不写表，不往系统 URSim2D下设一 bin作为程序运行 DSS服务组件都是生成为DLL文件的形式，默认的部署方法是部署在MRDS的安装 下的bin 中，通过bin 下的DssHost.exe启动，启动时DssHost.exe会自动在bin 中寻找名为store的 ，以查询服务相关的Cache信息，没找到则自动新建该 URSim2D下至少有个bin子 “..\URSim2D\bin， 组件也/referencepath:"$(TargetDir)/referencepath:"$(TargetDir于该下。所有Project的程序集（这里全是指单个DLL文件）的CopyLocal属性设为False于是各Project的程序集的路径部分就全部固定为相对..\URSim2D\bin无论如何生成新版本，都能得到及时更新。Sim2DSvr和Sim2DClt这两个DSSService类型/referencepath:"$(TargetDir)/referencepath:"$(TargetDir策略Strategy（StrategySolution）所在。StrategySolution提供了大部分仿真任务的策略模板。编写仿真比赛或自编实验项目策略，可直接在StrategySolutionProjectProject。运行架Local模式对应集中式仿真模式，主要供比赛选手或实验人员用于粗略调试比赛或实验策略。该模式只需要启动一个服务端URSim2DServer.exe进程。策略组件（DLL文件）直接在服务Remote模式对应半分布式或全分布式仿真模式，用于实际比赛或实验验证。策略用于控制URSim2DClient.exe1VS122若URSim2DClient.exe进程与URSim2DServer.exe进程处于不同计算机，则运行URSim2DClient.exeURSim2D\bin\Sim2DClt.manifest.xml<dssp:Service></dssp:Service>配置节，localhost需要修改成URSim2DServer.exe进程所在计算机的IP或主机名（注意，不同主机不能同名，否则客户硬件环个视图[32]中的某几个甚至全部2.3URSim2DInP42.0GHz或同档次AMDInE73002.66GHz或以2GBDirectX9.0，PixelShader3.0128M80GB软件环WindowsGDI、DirectX、WPFOpenGL[34]）完全自主构建物理引擎[35]，自主封装仿真界面呈现环境；二是利用成开源或商业物理引擎，自主封装仿真界SimSpark、Webots、MRDSSimSpark一个支持各种多智能体仿真的通用3D真系统[36]，它采用OpenDynamic（ODE）[37]开源物理引擎进行碰撞检测和刚体动力学仿真，而ODE支持对物理对象的各种物理属性（如速度、惯性和摩擦力等）的精确模拟，因此基于SimSpark构建的仿真场景真实感很强。仿真模式方面，模拟的智能体（机器人）客户端通过UDP或TCP协议与SimSpark仿真服务器进SimSpark通用平台中，服务器（Server）为模块，提供全部服务；仿真机器人模模拟机器人改变自身和环境的行为过程通过仿真更新循（SimulationUpdateLoop，SUL）址为，可运行于Windows和Linux操作系统。但它主要是为陆地机器人仿真所构础物理引擎ODE对刚体建模和碰撞检测及刚体动力学仿Webots是一个在教育行业使用广泛的机器人仿真器[40]，它始于1996年，由理工大学（SwissFederalInstituteofTechnology，EPFL）奥利维尔·（OlivierMichel）Webots[41]，最大的特色是内断扩充。基于Webots为内置仿真机器人编写的控制程序，可以很方便地移植到相应的实体机器人运行[43]。也就是说，基于Webots编写的机器人控制器，既可用用于控制Webots模拟出来的仿Webots为闭源商业软件，提供功能受限的免费使用或全功能的30天免费试用，可从网站http://w /download，可运行于Windows、Linux和MacOSX操作系统。但它也采用ODE进行碰撞检测和刚体动力学仿真，主要适用于陆地机器人仿真。MRDSMRDS的两大术——并发协调运行时ConcurencyandCoodintionRutim，CCR）技术DecenralizdSftwareSrvicesDSS44]MRDS（VsualSiulatinEnvronmet，VSVSEDSimlatoMRDSSimlation（Entity（ServiceDashboard、Simulated等基础服务。VSE采用的底层物理引擎为英伟达（Nvidia）公司的MRDS中的服务是面向服务架构（ServiceOrientedArchitecture，SOA）[46]在机器人基础软件领域的一个具体实现，相关组件是CCR和DSS。CCR是一个处理多线程和内部任务同步DSSCCR消息交互的编程模型[47]。DSSDSS使用基于简单对象协议（SimpleObjectAccessProtocol，SOAP）的分布式软件服务协议（DecentralizedSoftwareServicesProtocol，DSSP）和超文本传输协议（HypertextTransferProtocol，HTTP）DSSMRDS为闭源商业软件，但根据微软的机器人，从MRDS2008R3版开始，提供全功能版本供业界免费使用。MRDS版本可从http:/ 历史版本均可在微软的中心找到。它只能运行于Windows操作系统，不同版本的MRDS对Windows操作系统版本的要求有所不同，但基本是较新版本的MRDS运行于较新版本的Windows操作系统[49]，比如发布于2010年5月的MRDS2008R3推荐运行的操作系统是Windows7/Vista/XP，需要的.NetFramework版本是3.5，而发布于2012年3月的MRDS4推荐运行的操作系统就只有Windows7，需要的.NetFramework版本是4.0[50]。综合比较前述三个基础仿真平台，本文研究的2D仿真平台选用MRDS。原因主要有三点。一是MRDS采用的物理引擎支持柔体建模和流体动力学仿真，便于对水中仿生机器人尤其是机器鱼及水环境进行物理建模，便于2D仿真平台向3D仿真平台扩展；二是MRDS有较为便利的编程工具VisualStudioMRDSWindows7/XPMRDS2008R3（PhysX.NetFrameworkWindows7/XPMRDS2008R3（PhysX.NetFrameworkVisualStudio（VS）2008—CSharp（C#）Version—XNAXNAFrameworkRedistributableWindowsMediaEncoder9（屏 —标准比赛仿真仿真场地的2D模型定义，结构和尺寸与实体水池基本一致。如图2.3所示，未名湖水面图1/44（防守）线。 取场地几何中心为坐标原点，向右为正XZ角度取正XX0π0π左右点球点Z坐标均为0，X坐标分别偏离左右右左竖边10像素，对应的实际尺50mm。仿真机器30mm150mm×44mm；鱼尾三个关节的直线长度70mm，54mm，54mm18.59mm，12.49mm，6.246mm；尾鳍上边宽度4.858mm，下边宽度（尾部两极点的距离）105mm，尾鳍的长度（尾鳍起始边的中点到尾鳍50mm。2.4仿真2D58mm2.5仿真机器鱼思考与2-12-2.仿真机器鱼竞赛系统需要哪些软、硬件环境？请自己动手进行相关软件的安装2-3.2-4.2-5.2-6.32D仿真水球比赛内比赛为4500mm×3000mm，3.1所示。3.12D(5:5比赛过初始状态，25；1500mm1比赛时间递减到一半时，平台服务端弹出框提示，并自动发“Pause”指令暂停比赛；比赛时间递减到零时，平台服务端弹出框提示，并自动发“Pause”指令暂停比赛；裁更换策除进球和交换半场的时机以外，每支队伍在每个半场可提出1次更换策略的请求，由裁判手进入点球阶段后，每支队伍可提出1第一次点球后继续保持平局，则在之后的点球比赛中每支队伍只能提出一次更换策略的请犯规处进攻队员游回防守线内，则罚出场地10秒；防守队员越过进攻线，则罚出场地10秒。罚出上方，10鱼拿出比赛场地，置于场地中线上方，10平局双继续打平平台出框提判确认进点球阶阶段左场为此段每支伍提出1更策，裁判执后续比。下是点阶段2死1争防守方第一条仿真机器鱼放在靠近己方距离争球点400mm处，进攻方第一条仿真机器鱼放在争球点另一侧400mm处，二者均朝向争球点。其余仿真机器鱼各自与其所在队伍第一条仿比赛时3.1.2计分规胜负标准：单场比赛，规定时间（10分钟）内得分多的队伍取胜；得分相同则为平局，需策略编2D(5:5一个32位整数表示，取值0表示处于正常比赛阶段，取值3表示处于制胜球阶段，其他值没有intmatchPeriod=Convert.ToInt32(mission.HtMissionVariables["CompetitionPeriod"]);if(matchPeriod==0)//当前处于正常比赛阶段if(matchPeriod3)2D仿真比赛内2D仿真抢球大为2支队伍参与，每支队伍2条仿真机器鱼，用到9个仿真水球，4个矩形仿真物的对抗性比赛项目。比赛2D仿真抢球大比赛项目采用标准仿真场地，摆放好仿真机器鱼及其它所需场地元素的3.3比赛过初始状态，2支队伍各2条仿真机器鱼，对称位于比赛场地左右半场的内；9个仿真水181比赛时间递减到一半时，平台服务端弹出框提示，并自动发“Pause”指令暂停比赛；裁判确认后系统交换两支队伍所处半场，仿真水球位置绕场地中心点翻转；裁判发更换策除交换半场的时机以外，每支队伍在每个半场可提出1次更换策略的请求，由裁判手动暂停平局常规比赛时间结束后，若双方打成平局，平台弹出框提示，裁判确认后进入5分钟制胜比赛时计分规策略编2D仿真抢球大项目传递给策略的特有参数只有比赛当前所处阶段的标志量。该标志量用一个32位整数表示，取值0表示处于正常比赛阶段，取值3表示处于制胜球阶段，其他值没intmatchPeriodConvert.ToInt32(mission.HtMissionVariables["CompetitionPeriod"]);if(matchPeriod==0)//当前处于正常比赛阶段if(matchPeriod3)ID4，在比赛策略中通过如下方式获取该球。2D仿真水球比赛内2D仿真水球克为1支队伍参与，每支队伍1条仿真机器鱼，用到10个仿真水球，4个矩形仿真物的非对抗性比赛项目。比赛2D仿真水球克比赛项目采用标准仿真场地（3000mm×2000mm）1.5倍尺寸的场地，规格4500mm×3000mm，3.4图3.42D仿真水球克示意紧靠上下边界内各放置2个矩形物和相应的左右边界分别围成3个球洞物Z方向长度、球洞X方向长度与球门深度（150mm）相同；物X方向长度和中心点坐标通过计算得仿真1064个，颜色分别为黄、绿、棕、粉。10个球依次编号09，0569初始状态，06Z轴两侧的X直总长度的距离，06500012、32、3，X9X7Z方向对称偏离X891XX89比赛过项目规下方球洞，则在场方从左至右依次排列。比赛时计分规策略编2D仿真克项目传递给策略的特有参数只有10个仿真水球是否还在场上的标志量。该标32100909intballsInFieldFlag=ifballsInFieldFlag<(31-i))311iifballsInFieldFlag<(31-i))310i2D仿真带球接比赛内2D121比赛2D3.53.52D比赛过初始状态，12；1项目规定义：队员1/2，初始状态处于左/右球门前的仿真机器鱼；上方通道，工字型物正上经过场地上方通道，被推至工字型右方凹槽内；第2个单程，仿真水球经过场方通道，3字型左凹槽被推至右凹槽内；第4个单程，仿真水球经过场方通道，从工字型右凹槽被犯规处比赛时3.4.2计分规策略编2D量用32位整数表示，取值i表示i+1尚未完成，i取值只能为0、1、2、3，其他44。intfstcConvert.ToInt32(mission.HtMissionVariables["FinishedSingleTripCount"]);if(fstc==0)1if(fstc1)12if(fstc2)23if(fstc3)342D仿真协作过比赛内2D仿真协作过孔为1支队伍参与，每支队伍2条仿真机器鱼，用到1个仿真水球，3个矩形仿真物的非对抗性比赛项目。比赛2D3.63.62D比赛过初始状态，12；1项目规比赛时3.5.2计分规0策略编0IsCollidedBallAndFish0AtStage11球标志IsCollidedBallAndFish1AtStage1；220IsCollidedBallAndFish0AtStage21IsCollidedBallAndFish1AtStage2330志IsCollidedBallAndFish0AtStage3、仿真机器鱼1碰过仿真水球标志IsCollidedBallAndFish1AtStage3440志IsCollidedBallAndFish0AtStage4、仿真机器鱼1碰过仿真水球标志IsCollidedBallAndFish1AtStage4ExecutingTaskNo。8类型是bool值为truefalse9个的数据类int值范围为1、2、3、4，取值1表示仿真水球尚未被推过第一个孔，正在执行协作任务1；取值2表示仿真水球已经被推过第一个孔但尚未被推过第二个孔，现在位于区域2，正在执行协作任务2；类似的，取值3/43/4。intf01=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish0AtStage1"]);intf11=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish1AtStage1"]);intf02=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish0AtStage2"]);intf12=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish1AtStage2"]);intf03=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish0AtStage3"]);intf13=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish1AtStage3"]);intf04=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish0AtStage4"]);intf14=Convert.ToBoolean(mission.HtMissionVariables["IsCollidedBallAndFish1AtStage4"]);intno=Convert.ToInt32(mission.HtMissionVariables["ExecutingTaskNo"]);ifno1&&f01true)&&f11true))12111ifno2&&f02true)&&f12true))22221if((no3)&&(f03true)&&(f13true))32331ifno4&&f04true)&&f14true))424412D仿真花样游比赛内比赛2D（3000mm×2000mm）1.5为4500mm×3000mm3.73.72D比赛过项目比赛时3.6.2计分规100思考与3-1.水中机器人2D仿真组中共有几个项目？其中对抗性的比赛有哪些？非对抗性比赛有哪3-2.2D（5:5）项目中，进攻线和防守线是如何设置的？你在策略编写过程中需要3-4.简述2D仿真水球克的比赛规则，通过实践总结如何选取水球和最佳球洞3-5.2D3-7.2D54仿真机器鱼的顶球技（pose2pposePTP的控制过程。PTPPTPDribble水球和对方球门的坐标几何位置关系的设计决策机制来选择仿真机器鱼下一步动作已提真位姿到点模块的设计与实算法AngleOfFandGAngleOfFandGFishAngularVelocityRadPs*0.1f函数参数说publicDecisionpublicDecisionPose2P(xna.Vector3GoalP,xna.Vector3FishP,floatFishDir,24.1PoseToPosePoseToPose函PoseToPose[53]，其作用是实现仿真机器鱼从当前位姿到函数参数说publicstaticpublicstaticvoidPoseToPose(refDecisiondecision,RoboFishfish,xna.Vector3int24.2PoseToPoserefPoseToPose绝对值）上限，默认30度ref函数调用方在策略代码Strategy0，作为调用PoseToPose函数timesinttimes;。该变量用于记录算法进入第二阶段的时间。refPoseToPose1timesDribble顶球函函数参数说publicstaticpublicstaticvoidDribble(refDecisiondecision,RoboFishfish,xna.Vector3floatdestDirRad,floatangleTheta1,floatangleTheta2,floatdisThreshold,intintintVCode2,intcycles,intmsPerCycle,bool4.3DribblerefPoseToPose的速度档位（见参数disThreshold说明）VCode1VCode21（6档2（4档建议取值范围在5-20每个仿真周期的毫秒数，即机器鱼坐标选择标准；truePositionMm，即即鱼体绘图中心；false为函数调用方targetPoint,targetDirection,5,10,150,targetPoint,targetDirection,5,10,150,6,4,15,100,基于坐标变换的顶球基本顶球算法实d2A、C，根据所设球门中心点及球的连线方向设定球面击球点BLd＜L计算其与机器鱼方向角β的偏差角θ，即θ=β-α4.14.1若机器鱼位于坐标系中的第三象限，即机器鱼在水球的左上方，当0°＜α＜60进;若−30°＜θ＜30CB。60°＜α＜0若−30°＜θ＜30°AB。90°＜α＜135°时，0°＜θ＜45°且鱼头刚刚越过水球中心点，让机器鱼以最大速度档位极速左转以呈现其摆头动作使球前进；若θAα为其他角度值时，机器鱼通B。135°<α90°时，若-姿调整游向击球点Bd＞LB。路径规划技路径规划概路径规划技术是仿生机器鱼研究领域的一个问题也是机器人学中研究人工智能问题的路径规划方几何几何法57是取环境几特征把自位姿空映到一个上样就原问题转个物的形首先构一图GVG由一系的点和节间连接边值组成，其是由各多边形顶组成的如在VG中点s和目点g也看成特*s到gG度短，但往路过于近物而不路径的全能。人工势场动态规划1[60]区域的局部目标,根据窗口内的信息所提供的场景预测进行规划,找出适当的局部路径,机器鱼依此路径移动,直到下一周期。口区域内的环境信息进行更新,从而为局部规划提供了、最实际的信息基础。2的预定目标;若滚动窗口内有多个机器鱼时,各机器鱼也要修订各自的预定目标(以避免近距离向同一目标前进,而发生碰撞);若全部机器鱼到达了各自目标,则任务完成,规划终止。各机器鱼Fi对当前滚动窗口内的信息进行更根据窗口内获得的物的信息(包括其他的机器鱼),选取物上的若干点建立物的目标函数,运用改进后的迭代法计算下一步前进的方向,并根据与各物的最短距离和向目标收敛来确定步长,运动到下一位置。基于合作博弈的机器鱼路径规划1，在非合作博弈中，通常采用NashNash益的帕累托最优解决方案。在合作博弈中之间以集体理性为基础，共同遵循某个具有合作是可以接受的相对较优的结果，即合作博弈结果是一个Pareto最优解[65]。，方法可以采用多目标优化法并将其转化为博弈问题求解。在博弈论中，G表示一个博弈，若有m个博弈方，则用Si表示任一第i方的其所有策略的集合，即策略空间。Sij∈Si表示博弈i方的第j个策略。ui表示博弈方的收益，是博弈方策略的多元函数，即fi。m条机器鱼看作合作博弈的mX={y11,y12y1(n-1),…,yi1,yi2yi(n-1)ym1ym2ym(n-1)}分解为各博弈方的策略空间，S1={y11,…,y1(n-1)},…,Sm={ym1,…,ym(n-1)}；F={f1,f2,…,fm}→minG={S1,…,Sm;u1,…,umS01c,S02c,…,S0mcS01,S02,…,S0m在策略组合S0iuiS0icSi中进行相应的单目标优化设计，求最佳对策Si*使博弈得益ui→min。S1S1*∪…∪SM*2则‖S1-S0‖≤ε，S1S02动态任务分配技任务分配问题动态任务分配在多机器鱼协作中的动态角色分配，进一步将多机器鱼协作顶球任务划分为4个子任务层，分别对4个子任务层的行，鱼协作完成任务；而动态角色是指机器鱼在协作顶球过程中根据球与各机器鱼的位姿信息，机器鱼协作任务的动态角色规制层与行为决策层4个子任务，如图4.2所示，当球在对方区域时，采用全攻策略；当球在己方4.2在多机器鱼协作控制平台的作用下，通过CCD头感知到水池中各机器鱼鱼头与球之间2在任务规划层中，规划设计机器鱼带球、攻门、等行为动作在协调控制层中，通过CCD头判定各机器鱼与球的动态信息，参考在任务规划层机器鱼任务规划算法流1:2:步骤3:开球时，机器鱼i15速度档位向球靠近，把球顶向对方区域i鱼头与球的中心坐标距离小于某一阈值时，机器鱼i+1在球下侧游动，机器鱼i+2在球上侧游动，其任务;否则重新判定各机器鱼的角色，直至完成协作顶球任务。了防止出现乌龙球，主防守机器鱼以15速度档位快速启动，进中采用模态0转弯模式器鱼，为主攻或防守机器鱼。以上算法实现了多机器鱼在对抗环境下完成了动态角色的协作顶球任务借鉴该思想思考与5展机器鱼仿真系统本书中介绍的URWPGim2D仿真系统实现了以实体机器球比赛为参考的机器球比赛实时仿系，通过仿系统优的论、算可较方便移到实体器球比中，一定程上进了机器球比赛略法的研对于陆机人仿真赛文中首提出URWGSim2DUWPSimD1.兼顾比赛和科研需求URWPGSim2D不仅机器赛和中国水中机器赛的水中机器UWPGSi2D系统进行了良好的架构设计。以仿真任务为中心的对象模型和以仿真循环为主线的运行流比较全面，包括仿真策略更换、仿真数据实时显示和记录、仿真场地屏幕截图和、进一步工作展水球比赛发展水平，仿真系统也将成为测试水下机器人技术的理想平台。本书主要是围绕参考文[1],何花.浅谈国际机器人竞赛[J].教育科研,2005,(02):52-[2],,.Urwpgsim2d仿真平台之花样游泳比赛项目的设计与实现[J].信,,王.人工智能技术发展及应用研究综述[J].煤矿机械,2009,(02):4- /intro_robotsoccer.htm.郭叶军,熊蓉,吴铁军.Robocup机器人足球仿真比赛开发设计[J].计算机工程与应张胜利,.Robocup机器人足球仿真比赛开发设计流程[J].徐昶.人工智能在机器人足球赛中的应用[D]..理工大学,.仿真机器鱼平台视觉增强技术的研究[D].:信息科技大学MarcoKogler,OliverObst.SimulationLeague:TheNextGeneration[J].RoboCup2003:RobotSoccerWorldCupVII,LectureNotesinComputerScience,2004,Vol.3020/2004,东学985工程-机器人控制.足球机器人.[EB/OL].[2013.03.02].RoboCup.[EB/OL].[2013.03.02].彭军,,.Robocup机器人足球仿真比赛的关键技术[J].计算机工程,2004,(04):曾妮,杭观荣,曹国辉,等.仿生水下机器人研究现状及其发展趋势[J].机械工程,.基于仿真类人机器人足球平台的多机器人协作技术的研究[D]..信双足类人足球机器人仿真平台[EB/OL.2008-3-郑州大学智能机器人DB/OL 中国水中机器赛.[EB/OL]. 水机人竞赛介[M].中自化学会器工作,智能.2012.[24]李佑兵,谢广明.水中仿生机器人协作仿真平台的设计与实现[D]..工学院.202.[26]赵建国.机器球比赛实时仿真系统[D].:工学院[27].竞赛机器人性能测试平台的研究与设计[D].().陕西:西安科技大学LynneEParker.ALLIANCE:anarchitectureforfaulttolerantmultirobotcooperation[J].IEEETrans.onRoboticsandAutomation,1998,14(2):220-240[J].机器谭民,王硕,曹志强.多机器人系统[M].:AlamiR,FleuryS,Herrb