智能足球机器人系统第11章智能类人足球机器人仿真平台.doc

智能足球机器人系统第11章智能类人足球机器人仿真平台《智能足球机器人系统》2010-10-231第11章智能类人足球机器人的仿真平台陈万米张冰朱明等上海大学大学生科技创新实验中心上海,200072,******@-10-232第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-233前言第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-234仿真2D组比赛平台仿真2D比赛有以下几个特点:动态快速的实时系统:要求每个Agent在每个周期内完成全部计算并将要执行的命令发送给Server,否则将失去本次动作执行的机会。环境干扰:Server为了使仿真比赛更加真实,在环境中生成一定的环境噪声,对每个Agent的感知和执行动作进行干扰。因而Agent不能准确地感知环境,同时不能精确地改变环境。合作与协调:同队中的全部Agent具有一个共同的目标,即射门进球。要使用有效的方法进行Agent之间的合作,同时解决局部目标与全局目标,个体目标与共同目标之间冲突的问题。受限的通信带宽:所有的信息均通过Server控制,在一定的仿真周期内,只有有限的消息得到传递。,体现了空间维度上的不同。第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-235RoboCup仿真2D组比赛截图第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-236仿真3D组平台介绍第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-237该赛事在2004年进行了一次尝试。年的日本比赛进行了首次正式比赛,开始时智能体模型使用的是球体模型。年,RoboCup3D仿真比赛出现重大变革,比赛平台改为新的simspark平台,比赛使用的智能体从球体智能体(SphereAgent)变为人型智能体(HumanoidAgent)。目前,。仿真平台中主要的成分就是仿真引擎,对象/内存管理系统,以及物理引擎。类对象的创建和销毁是通过称为Zeitgeist的框架结构来实现的,它提供了广泛的插件系统和一个脚本语言接口。刚体块的物理计算是由外部库(ODE)来处理,并被整合进系统的整体结构中。仿真引擎将平台构成的其他部分连接到了一起,并在仿真的主循环中增加仿真时间器。许多模块以插件形式嵌入仿真引擎,以此来处理包括与机器人智能体的网络连接和仿真过程可视化的实现。整个系统的体系结构还包括控制信号流和数据流。仿真3D组平台第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-238ODEZeitgeist内部Agent接口通过TCP/UDP的外部Agent接口Agent#3Agent#4Agent#1Agent#2物理引擎对象/内存管理器仿真引擎数据流控制流仿真平台构成图第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-239仿真器使用ODE库进行真实物理动力学仿真。ODE是一个开放式的模拟带关节的刚体(rigidbody)动力学模型库。关于刚体运动的基本物理模型,可以参考ODE库,一个重要的特性在于它能模拟有关节(joint)的刚体。ODE库的主要特性包括:善于模拟带关节的刚体运动结构。在最新的服务器(server)版本中,由于人型智能体的使用,该特性有了发挥的空间。针对交换式与实时仿真设计,模拟速度快,并专门提供了fastStep接口。采用高度稳定的积分器,控制仿真误差。ODE目前采用的是一阶积分器,实际准确性并不是很高,但是它进行了误差的控制,保证了不会出现违反物理规律的现象。集成碰撞检测系统,适用于球、盒、柱体等基本形状。它同时还支持用户自定义的碰撞检测。智能体软件体和外部监视器通过网络和simulator链接,支持TCP和UDP协议,但是现在只有TCP被正式使用。第11章智能类人足球机器人的仿真平台2010-10-2310智能体模型发展在智能体模型方面最开始使用的是球体模型,具有全向视野,内置全向驱动装置并具有踢球能力。比赛放在FIFA尺寸的场地上进行11Vs11的比赛。2007年首次使用的人型机器人模型是以FujitsuHOAP-2robot为参照的简单机器人模型,具有20个自由度,具有抽象的全向视觉,和关节角度传感器,一个惯性传感器,和足部压力传感器。2008年在中国苏州举行的机器人世界杯上,开始使用基于AldebaranNaorobot创建的新模型。具有22个自由度,57cm,,装备有全向视觉,惯性传感器,通信设备,压力传感器,在12m×8m的场地上实现3vs3的比赛。2009年使用的Nao模型得到更大地优化,视觉效果更加理想,并使用局部视野,视觉信息更加丰富,传感器增多,使得比