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1、第16卷第1期 北方工业大学学报Vol.16No.12004年3月J.NORTHCHINAUNIV.OFTECH.Mar.2004机器人足球比赛策略仿真系统的设计与建模戴 皓 李小坚(北方工业大学机电工程学院,100041,北京石景山) 摘 要 多智能体系统(Multi2AgentSystem)是近年来在智能机器人领域兴起的一个新课题.它主要研究多机器人在各种不利环境条件下,如何相互配合和合作来达到某一目的.微机器人世界杯足球比赛(MIROSOT)为研究多智能体系统提供既经济又典型的实验场地.本文主要讨论机器人足球仿真比赛所必需的比赛策
2、略.本文描述了机器人足球比赛动态建模,给出了足球机器人的基本行为与动作仿真,讨论了基于仿真平台的机器人足球比赛策略.关键词 多智能体系统;机器人足球比赛;建模;策略;仿真分类号 TP242 机器人足球比赛是一个在智能机器人领域国机器人公司Yujin的机器人物理模型,由澳出现的典型的多智能体系统(Multi2AgentSys2大利亚的RSS开发小组开发完成的,它采用tem),它是一个集成视觉技术、无线电通讯技Adobe公司的媒体软件Director作为开发工具,术、伺服控制技术、多传感器融合技术、战略战实现了三维仿真.该仿真系统的开发采用的是
3、术及仿真等技术的综合系统.微机器人世界杯商业游戏的模式,底层所用的引擎是商业动作足球比赛已引起世界各国的广泛关注.机器人游戏引擎公司Havok提供的碰撞处理引擎,在足球比赛是一个高度集成化信息技术系统,它Havok提供的软件开发工具包(SDK)中带有完标志着一个国家的通讯技术、传感器技术、实时整的物体碰撞检测和碰撞响应函数.此外,在仿视觉技术、机器学习、仿真等技术水平的高低,真模型设计上,仿真环境采用Adobe公司的3D所以一个国家的机器人足球比赛研究的水平往Max软件来建模.往能够反映该国信息工业现代化的程度.LargeLeagueSimu
4、roSot比赛所采用的仿真FIRA仿真比赛(SimuroSot)是对MiroSot比平台是哈尔滨工业大学设计的,其视角是2D赛的仿真,按照球员数目又可以分为Middle的.这个仿真系统采用的是Client/Server结构,LeagueSimuroSot(5vs5)以及LargeLeague仿真系统和决策系统通过UDP/IP协议进行通SimuroSot(11vs11)两种,其仿真平台的本质都是讯.为了策略开发方便,它提供了一个Client的一个可以进行二次开发的应用程序.平台提供模板,简化了数据的传输格式的处理.开放的接口函数与接口变量,使用
5、者通过调用本文首先讨论了MiddleLeagueSimuroSot机这些函数与变量完成自己的策略程序,也可以器人足球比赛的动态模型,其次讨论机器人的在开发环境中定义新的函数与变量,设计复杂基本行为(前进、避障等)和基本动作(射门、截的策略.球等),最后提出了仿真比赛的控制策略.MiddleLeagueSimuroSot仿真系统是根据韩收稿日期:2003—10—30第一作者简介:戴皓,硕士研究生.主要研究方向:智能机器人.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved
6、. 北方工业大学学报 第2616卷 1.2 球的运动模型1 机器人足球比赛动态建模由于球场摩擦力的存在,小球在球场上作匀减速运动,其运动方程为:为使仿真系统能够模拟机器人和球的运12S=VbT-aT,a=μmbg(7)动,需要建立动态模型,为了讨论方便,我们首2式中μ为球场的摩擦系数,一个时间周期先设定如下参量:后,球所在位置为:(XRi,YRi,ARi:第i个机器人位置与方位X′b=Xb+Scosa0(8)角;V:第i个机器人初速度;Y′b=Yb+Ssina0(9)Ri1.3 机器人的推球
7、模型VRTi:第i个机器人碰撞后速度;当机器人与球的距离小于某一常数(可以(Xb,Yb,Ab):球的位置、方位角;设定)时,机器人会产生一爆发力,迅猛撞球,产Vb,a0:小球初速度、方位角;生推球动作.这种情况下,球与机器人满足动能Vp,a1:小球碰撞后速度、方位角;守衡、动量守衡和能量损失等关系,可得如下运MR,mb:机器人质量、球的质量;动方程:T:时间周期.121212121.1 机器人的动态模型MRVRi+mbVb=MRV′Ri+mbV′b2222(1)机器人的直线运动模型.(10)机器人的运动方程为:MRVRi+mbVb=MRV′R
8、i+mbV′b(11)S=V12(1)VRTi=μ1V′Ri,Vp=μ2V′b(12)Ri+aT2其中a为机器人加速度,是由机器人硬件式中μ1,μ2为能量衰减系数.
