全局视觉足球机器人决策子系统的策略调控模块及其方法

摘要

本发明涉及一种全局视觉足球机器人决策子系统的策略调控模块及其方法，该模块包括角色库、阵型库、基础图形库、机器人动作库等几大类资源数据库，可通过图形化编程或代码编程实现比赛区域的重新绘制，角色分配，角色参数修改及添加新角色函数等的操作；特别是决策子系统的调整操作，只需在策略处理面板上进行，不用进入复杂的程序中，极大地增强了整套系统的可操作性。除此之外，策略参数还可以在比赛时直接修改，及时生效，方便操作者根据对手不同的策略及现场情况来及时修改我方战术。

说明书

技术领域

本发明涉及人工智能系统领域，尤其是一种基于全局视觉足球机器人决策 子系统的策略调控模块。

背景技术

机器人足球比赛兴起于90年代，它是自动化及机器人领域最具有前瞻性的 研究之一。国际上最具影响的机器人足球赛主要是FIRA和RoboCup两大世界 杯机器人足球赛，这两大比赛都有严格的比赛规则，融趣味性、观赏性、科普 性为一体，为更多大学生参与国际性的科技活动提供了良好的平台。

近年来，国内关于足球机器人的研究发展也较快，尤其是FIRA的Mirosot 机器人组，基本已经从大学组开始蔓延到到高中组。而随着人们对科技素养的 重视，各个中小学也逐渐重视各自的学生在这方面的能力培养，因此我们准备 在中小学生中也推出这样一个平台供大家相互交流学习。

但是考虑到中小学生的知识结构特点，很明显原来的半自助足球机器人系 统相对而言有着可操作性太弱，参与度不高的弊端。而且传统的基于文本和符 号的编程语言，让中小学生理解起来异常困难。而图形化编程作为一种自然的 编程方式，是中小学生编程的一种可行途径。它将各种编程的概念转化为显示 在屏幕上的各种图形，只需按照形象化的规则拼接各种图形块，就可以完成编 程的过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为方便中小学生能更多的参与到编程中，在 决策子系统的策略处理面板中采用了图形化编程与代码编程相结合的模块及方 法。

本发明所采用的技术方案为：一种全局视觉足球机器人决策子系统的策略 调控模块，包括基础图形库、阵型库、角色库、动画模拟库以及决策子系统接 口；所述的基础图形库具有多种不同的基础图形，所有的基础图形可以直接被 拖入比赛区域相应位置并改变其大小来进行分区，同时也可以直接填写区域矩 形坐标或在比赛区域手绘矩形进行分区；所述的阵型库用于设置不同的队列阵 型；所述的角色库用于操作者根据球所在的区域，随意分配除守门员外的两个 角色；所述的动画模拟库与角色库配套，用于操作者通过观看相应的模拟动画 来了解相应的角色函数动作；所述的决策子系统接口为预留在策略调控模块上 的一个编程面板，用于提供操作者在该编程面板上添加新的角色函数并可直接 调用。

本发明所述的分配角色的方法包括图形化编程，即将所需的角色拖动到相 应分区中，或在分区中写下需要的角色号，并且两个角色之间的分配有先后顺 序之分。

本发明所述的角色库里的每一个角色，操作者可以在策略处理界面上修改 其相关联的参数，并且修改后可以直接调试其效果。

本发明还包括机器人动作库，所述的机器人动作库用于操作者操作者添加 自己的角色函数并在编写角色函数时直接调用；其中，添加角色的方法包括图 形化编程与代码编程；所述的图形化编程只需要从机器人动作库中拖出需要的 动作图标并加上必要的连接箭头组合成完整的流程图；所述的代码编程法只需 要在编程面板中写下完整的代码，编程时可直接调用机器人动作库里的函数。

本发明提供的一种全局视觉足球机器人决策子系统的策略调控方法，包括 以下步骤：

1)对场地进行分区处理；并对各个区域分配角色；

2)分配好角色后，单独调试已分配的角色，检查其参数是否合理；

3)开始比赛，视觉子系统得到的视觉坐标系下的机器人位姿信息及球的位 置信息传递给决策子系统；策略程序得到这些数据后，将其转换为笛卡尔坐标 系；

4)通过线性预测法预测出球的相关预处理信息；

5)得到预处理信息后，再将球的位置信息与操作者划分的区域信息对比， 得到球所在的区域号；

6)根据区域号以及操作者预先在策略处理中分配的角色给出此时场地上所 需要的角色，并且通过打分函数将角色与机器人一一对应，以保证每个机器人 每个时刻只能分配到一个角色；

7)计算出机器人此时刻的左右轮速命令值。

本发明所述的步骤1)中，通过调用基础图形库来图形化编程或直接绘制矩 形对场地进行分区处理；根据阵型库提供的阵型或角色库提供的函数对各个区 域分配角色；若有不清楚的角色，则调用配套的动画模拟库来观看其动作模拟 动画。

本发明所述的步骤2)中，分配好角色后，再单独调试已分配的角色，检查 参数是否合理，如果不合理再修改其参数；如果已有的角色函数不能满足需要， 则通过调用机器人动作库的函数来编写新角色，编写程序的方式包括图形化编 程和代码编程；布置好自己的战术后可将其保存于作品库中。

本发明的有益效果是：可通过图形化编程或代码编程实现比赛区域的重新 绘制，角色分配，角色参数修改及添加新角色函数等的操作。特别是决策子系 统的调整操作，只需在策略处理面板上进行，不用进入复杂的程序中，极大地 增强了整套系统的可操作性。除此之外，策略参数还可以在比赛时直接修改， 及时生效，方便操作者根据对手不同的策略及现场情况来及时修改我方战术。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是全局视觉足球机器人对抗赛系统结构框图；

图2是决策子系统框架图；

图3是.策略处理面板流程图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为 简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明 有关的构成。

图如1-3所示，包括角色库、阵型库、基础图形库、机器人动作库等几大类 资源数据库，可通过图形化编程或代码编程实现比赛区域的重新绘制，角色分 配，角色参数修改及添加新角色函数等的操作。

比赛开始前,操作者根据具体情况，在策略设置面板上通过调用基础图形库 来图形化编程或直接绘制矩形等方式对场地进行分区处理。然后根据阵型库提 供的阵型或角色库提供的函数对各个区域分配角色；若有不清楚的角色，可调 用配套的动画模拟库来观看其动作模拟动画。分配好角色后，再单独调试已分 配的角色，检查其速度等参数是否合理，如果不合理再修改其参数。如果已有 的角色函数不能满足需要，则可以根据自己的思维通过调用机器人动作库的函 数来编写新角色，编写程序的方式包括图形化编程和代码编程。布置好自己的 战术后可将其保存于作品库中。

开始比赛后，系统把视觉子系统得到的视觉坐标系下的机器人位姿信息及 球的位置信息传递给决策子系统。策略程序得到这些数据后，将其转换为笛卡 尔坐标系。然后通过线性预测法预测出球的速度、运动轨迹及机器人是否卡死 等预处理信息。

得到预处理信息后，再将球的位置信息与操作者划分的区域信息对比，得 到球所在的区域号；然后根据区域号以及操作者预先在策略处理中分配的角色 给出此时场地上所需要的角色，并且通过打分函数将角色与机器人一一对应， 以保证每个机器人每个时刻只能分配到一个角色。

当每个机器人都分配到相应的角色后，再根据角色库中的程序或自己编写 的角色程序执行相应的角色函数以计算出机器人此时刻的左右轮速命令值。这 些角色的路径基本都是规定好了的，但每一个角色都有一些可调信息，比如速 度、目标点等，但这些可调信息在策略处理控制面板中都可以直接修改。

本系统提供了一个基础图形库，其中包括矩形、三角形、圆形等基础图形。 操作者可直接将这些图形拖入比赛区域相应位置并可改变其大小来进行分区， 同时也可以直接填写区域矩形坐标或在比赛区域手绘矩形进行分区；

本系统提供了一个阵型库，包括各种进攻阵型，防守阵型，或门球点球阵 型等。除此之外操作者还可根据自己的想法来改变各种阵型；

本系统提供了一个角色库，包括需要的所有角色。操作者可根据球所在的 区域，随意分配除守门员外的两个角色。分配角色的方法包括图形化编程，即 将所需的角色拖动到相应分区中，或在分区中写下需要的角色号，并且两个角 色之间的分配有先后顺序之分；

此系统还提供了一个与角色库配套的动画模拟库，其中包括各个角色的动 作模拟动画。操作者通过可以观看相应的模拟动画来了解相应的角色函数动作；

每个角色的主要参数可直接在策略处理面板上修改。针对角色库里的每一 个角色，操作者可以在策略处理界面上修改其相关联的参数，并且修改后可以 直接调试其效果；

本系统提供了一个决策子系统接口，即在策略处理上预留一个编程面板； 除了角色库的角色外，操作者可以根据自己的想法在该编程面板上添加新的角 色函数并可直接调用；

为方便操作者添加自己的角色函数，本系统还提供有机器人动作库，包括 跑点、转角等机器人的基础动作及射门、防守等各种技术动作的图标与函数， 操作者可在编写角色函数时直接调用；

操作者添加角色的方法有两种：图形化编程与代码编程。其中图形化编程 与前面的方法类似，只需要从机器人动作库中拖出需要的动作图标并加上必要 的连接箭头组合成完整的流程图即可；而代码编程法则与普通的C语言编程方 法一样，只需要在编程面板中写下完整的代码，编程时可直接调用机器人动作 库里的函数；

所有修改保存后的数据或新添加的角色函数都会存储于作品库中，以便下 次加载后直接使用或反复修改；

针对上面提到的数据库，本系统还提供有相关帮助文档，包括各个数据库 详细的文字解释说明，同时还能实现类似于MSDN的索引功能，方便操作者掌 握策略处理面板的使用方法。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发 明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以 对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。