Моделирование футбола роботов лиги MiroSot
|
Скачать 345.22 Kb.
|
Моделирование футбола роботов лиги MiroSotСинявский О.Ю. Московский Энергетический Институт (ТУ), Москва, Россия, otognan@mail.ru В статье ставится задача разработки симулятора футбола мобильных роботов (лига MiroSot). Рассматриваются конкретные задачи моделирования для облегчения условий разработки управляющих роботами алгоритмов. Также в статье выводятся основные соотношения физики контакта твердых тел, определяется значение ударного импульса, приводится алгоритм расчета сил в контактах покоя. Описывается полный алгоритм роботов на такте расчета, который соответствует требованиям к моделированию игры в футбол роботов.
Роботы класса Mirosot предназначены для командной игры в робофутбол (международный термин Robosoccer) по правилам федерации FIRA [1]. Согласно этим правилам в робофутбол играют маленькие роботы (рис. 1), размерами не более 7.5 на 7.5 на 7.5 см, в командах по 5-11 участников. Для навигации роботов каждая команда использует собственную камеру, которую располагает на высоте 2.5 метра над полем, эта камера соединяется с компьютером, на котором происходит обработка видеоинформации, принятие командных решений, согласование действий роботов и связь с роботами по радиоканалу. Описание роботов, применявшихся российской командой по робофутболу в соревнования FIRA RoboWorld Cup 2006 можно найти в [2]. Рис. (А) Кадр из финальной игры FIRA 2006 между командами Сингапура и Кореи. (Б) Роботы российской команды Moscow Pioneers Комплект программного обеспечения, необходимого для работоспособности команды роботов состоит из модуля технического зрения (модуль распознавания), модуля управления и методов обработки данных, обеспечивающих передачу информации между этими модулями и объектами системы, такими как роботы и камера. Упрощенно модульная структура программного обеспечения изображена на рис. 2. Более подробно структура программного обеспечения описывается в работе [3]. Модуль распознавания обрабатывает информацию с камеры и передает информацию модулю управления в виде массивов координат роботов, мяча и информацию о границах поля. На основе этих данных модуль управления вычисляет желаемые скорости колес роботов, после чего они передаются по радиоканалу роботу, где происходит их обработка и выполнение роботом поставленной задачи – наиболее быстрое достижение и поддержание желаемых скоростей вращения колес. Рис. Структура программного обеспечения робофутбола
Способность моделировать поведение роботов и мяча на поле является очень важным элементом успеха команды на соревнованиях по футболу роботов. Моделирование позволяет производить отладку управления роботов в пошаговом режиме, позволяет изучать сложные ситуации для алгоритмов управления, многократно обрабатывая такие ситуации, чего очень сложно добиться в реальности. В модели координаты и параметры объектов известны разработчику с любой точностью. Это позволяет отделить ошибки этапа распознавания от непосредственно ошибок алгоритмов управления. Появляется возможность моделировать различные погрешности этапа распознавания и этапа обработки управления, передаваемого из сервера, низкоуровневыми алгоритмами робота, искусственно внося шум в параметры моделируемых объектов, например, в координаты или в управляющее моменты на колесах роботов. Моделирование призвано также решать и ряд других прикладных задач, возникающих в процессе игры и не связанных с отладкой алгоритмов управления. Между моментом времени получения видеокамерой текущего кадра с игрового поля и моментом, когда радиомодуль робота принял команды управления скоростями колес, существует задержка, связанная с аппаратными ограничениями, а также с вычислительной трудоемкостью алгоритмов распознавания. Очевидно, что задержка может сильно влиять на процесс игры, т.к. робот будет получать устаревшие команды управления, не соответствующие текущей игровой ситуации. С помощью корректного моделирования можно свести на нет негативные эффекты задержки. После получения координат роботов и мяча с модуля распознавания, модуль управления вырабатывает требуемые скорости колес роботов. Эти команды и текущие координаты передаются модулю моделирования, который предсказывает игровую ситуацию в следующий такт игры. Предсказанная игровая ситуация опять передается в модуль управления и все повторяется заново. Выполнив несколько тактов выработки управления и предсказания, можно избавиться от задержки, причем эффективность такого подхода напрямую зависит от физической точности и корректности алгоритмов моделирования. Из-за наличия внешнего шума, а также непредвиденных ситуаций, например, когда между камерой и объектами на поле находится посторонний предмет, модуль распознавания иногда не может корректно определить параметры роботов, выдавая сигнал, что какой-либо объект не видим. В таких ситуациях положение невидимых и нераспознаваемых так же приходится моделировать для корректной выработки требуемого управления. Требования к процессу моделирования несколько отличаются от обычно требующегося компромисса между точностью моделирования и быстродействием алгоритма моделирования. В данной задаче не требуется полного трехмерного моделирования, т.к. игра ведется в плоскости поля и выходит за рамки двух измерений в исключительных случаях, при которых игра обычно останавливается (например, переворот робота, вылет мяча за пределы поля). Количество тел фиксировано максимальным пределом в 22 робота и один мяч (в игре Large Mirosot League), а чаще игра ведется с 10 роботами (Middle Mirosot League). Из-за такого малого количества моделируемых тел практически не возникает проблемы быстродействия алгоритмов моделирования на современных компьютерах. Более того, наоборот возникает задача симуляции потребления вычислительного времени. Будет лучше, если симулятор будет потреблять некоторое значительное количество вычислительных ресурсов, ведь при реальной игре эти же ресурсы потребляет блок распознавания, тем самым заставляя разработчика оптимизировать управляющие алгоритмы. Используя возможность точного определения максимального времени работы блока распознавания, требуется лишь, чтобы симулятор не превосходил этот предел. Чтобы сделать время работы симуляции постоянной, следует добавлять в такты работы, ненагруженные сложными вычислениями, программные задержки. В связи с такими требованиями, в данной работе мы сделаем акцент на реализации алгоритма модели футбола роботов, обладающего наибольшей физической точностью и правдоподобностью, не уделяя большого внимания его быстродействию. Схема программного обеспечения в режиме моделирования представлена на рис. 3. Рис. Симуляция структуры программного обеспечения |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 |
Андрей Петрович Старостин Повесть о футболе «Повесть о футболе»: Советская Россия; Москва; 1973 Мексике. Ему есть о чем вспомнить, с чем поделиться с читателем. На страницах своей книги он рассказывает о развитии футбола в нашей... |
|
Регламент Первенства и розыгрыша Кубка межрегиональной федерации футбола «золотое кольцо» Первенства и розыгрыша Кубка межрегиональной федерации футбола «золотое кольцо» среди команд III дивизиона 2014 г |
 |
Моделирование контрольно-курсовая работа Имитационное моделирование является распространенным методом исследования на всех этапах создания и функционирования сложной системы:... |
|
Лекция в Дорнахе 22 мая 1920 года Канта и протестантизма. Эта лекция вызвала негодование среди членов Лиги, культивировавших и признававших под названием монизма вообще... |
|
Моделирование полупроводникового диода |
|
Моделирование каустик в реальном времени на графическом процессоре с помощью OpenCL |
|
Моделирование полупроводникового диода Ведущая организация – Физический факультет Московского Государственного Университета |
|
«Целостный мир viii» 2014 Секция №1 «В царстве линий, формул и файлов» Моделирование поведения искусственного интеллекта в редакторе уровней на примере двумерной игры |
|
Круглов В. И., Дли М. И., Голунов Р. Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети Тарасик В. П. Математическое моделирование технических систем. Минск: «Дизайн про», 2004. – 640 с |
|
Булатова Е. Б. Конструктивное моделирование одежды: (Учебник)/Е. Б. Блохина И. В., Всемирная история костюма, моды, стиля/ И. В. Блохина, Минск: Харвест, 2009,-400 с.: илл |