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第一章 机器人及机器人足球 1

1.1机器人 1

1.1.1机器人的由来及定义 1

1.1.2机器人的发展历程 2

1.1.3机器人学研究内容 4

1.1.4机器人的应用领域 6

1.2足球机器人及机器人足球赛 8

1.2.1机器人足球的起源 8

1.2.2 RoboCup历年世界杯 9

1.2.3中国的RoboCup机器人足球活动 11

1.2.4 RoboCup世界杯足球比赛项目 14

1.3机器人足球与人工智能 19

练习与思考 20

第二章 仿真机器人足球比赛平台 21

2.1仿真2D机器人足球 21

2.2仿真2D比赛过程及规则 22

2.2.1 Server的获取和安装 22

2.2.2整场比赛的过程 22

2.2.3 SoccerServer控制的比赛规则 23

2.2.4需要人判断的规则 24

2.3 SoccerServer 24

2.3.1球场上的对象 24

2.3.2场地和球员 25

2.3.3对象的运动模型 25

2.3.4球员的感知信息模型 26

2.3.5球员的动作模型 31

2.3.6球员的体力模型 36

2.3.7异构球员 37

2.3.8裁判模型 38

2.4 Client 38

2.4.1初始化和重新连接 39

2.4.2控制命令 42

2.4.3感知信息 43

2.5 Coach 43

2.5.1 Coach介绍 43

2.5.2训练者和在线教练的区别 43

练习与思考 44

第三章 球员智能体设计 45

3.1有益的工作基础 45

3.1.1 CMU 45

3.1.2 FC Portugal 46

3.1.3 TsinghuAeolus 48

3.1.4 Karlsruhe Brainstrormers 49

3.1.5 UVA 50

3.1.6 WrightEagle 51

3.1.7 Hellios 51

3.2球员智能体整体设计架构 52

3.3球员智能体具体功能设计 55

3.3.1球员智能体构建核心类 55

3.3.2球员智能体构建其他辅助类 57

3.4球员智能体程序控制流程 73

3.4.1三线程控制结构 73

3.4.2球员智能体执行例程 75

练习与思考 76

第四章 底层通信 77

4.1消息解析 77

4.2动作封装和发送 84

4.2.1 SoccerCommand类 84

4.2.2动作解释发送流程 85

4.3球员智能体之间的通信协议 86

4.3.1通信机制及简单应用 86

4.3.2高效的利用字符串 88

练习与思考 91

第五章 球员智能体的世界模型 92

5.1世界模型概述 92

5.2主要信息属性及获取方式 93

5.2.1配置信息 93

5.2.2比赛信息 93

5.2.3对象信息 94

5.2.4动作信息 95

5.2.5属性值的获取 95

5.3属性值的更新方法 102

5.3.1根据自身感知信息更新WorldModel 102

5.3.2根据视觉感知信息更新WorldModel 104

5.3.3根据听觉感知信息更新WorldModel 108

5.3.4主要更新方法（成员函数）举例 108

5.4环境信息的预测方法 110

5.5环境信息的高级处理方法 112

练习与思考 116

第六章 球员智能体的基本动作 117

6.1原子动作 117

6.2中间动作 118

6.2.1带球 118

6.2.2踢球 121

6.2.3向某点转身体 122

6.2.4移动向某点 123

6.3高级动作 123

6.3.1截球 124

6.3.2传球 127

6.3.4加速球FastKick 128

练习与思考 130

第七章 球队高级决策 131

7.1机器人足球球队策略综述 131

7.2 UVA_Base_2003的简单决策策略 132

7.2.1 deMeer5策略 132

7.2.2 deMeer5_goalie策略 134

7.3球队高级决策一般设计模式 134

7.3.1进攻决策模块 134

7.3.2防守决策模块 135

7.3.3一般跑位策略 137

7.4传球对象的选择 140

7.4.1基于决策树算法 140

7.4.2基于价值学习算法 141

7.4.3基于Q学习算法 145

7.5局部战术之2 vs 1问题 149

7.5.1问题描述 149

7.5.2 2 vs 1训练的Q学习算法描述 149

7.5.3测试与评价 152

7.6基于换位思考的多智能体局部协作 153

7.6.1教练对队友进行建模 153

7.6.2基于换位思考模型的多球员智能体协作学习 154

7.6.3换位思考模型在传球中的实现 156

7.7基于Advisor-Evaluator进攻模块设计 157

7.7.1 Shoot-Advisor模块 158

7.7.2 Pass-Advisor模块 158

7.7.3 Dribble-Advisor模块 160

7.7.4 Evaluator各参数的获取 160

练习与思考 161

第八章 RoboCup仿真3D入门 162

8.1仿真平台的安装运行与配置环境 162

8.1.1 3D Server的安装 162

8.1.2 Server的运行 163

8.1.3球队的运行 164

8.1.4开发环境的配置 165

8.2 NAO仿真平台机器人模型简介 165

8.3感应器 169

8.3.1 Vision Perceptor 170

8.3.2 Hear Perceptor 171

8.3.3 GameState Perceptor 171

8.3.4 GyroRate Perceptor 172

8.3.5 ForceResistance Perceptor 172

8.3.6 Joint Perceptor 172

8.4效应器 173

8.4.1 Say Effector 173

8.4.2 Beam Effecfor 173

8.4.3 Joint Effector 173

8.4.4 Create Effector 174

8.4.5 Init Effector 174

8.5 NAO机器人的运动控制 175

8.5.1 NAO的关节感应器和效应器 175

8.5.2关节的控制 175

8.5.3舵机函数 176

8.5.4动作示例 177

8.6定位 179

8.6.1球场简介 179

8.6.2笛卡尔坐标系的定义 179

8.6.3角度的定义 180

8.6.4极坐标的定义 180

8.6.5计算机器人的位置 181

8.6.6计算机器人的身高 182

8.6.7计算机器人身体的面向角度 182

8.6.8计算其他物体的位置 183

8.6.9局部视觉下机器人位置的计算 183

8.7程序的框架结构 184

8.7.1球员的创建和初始化 184

8.7.2功能模块的设计 185

8.8展望 187

练习与思考 187

附录1 Linux基础 188

1.Linux操作系统简介 188

1.1 Linux的历史 188

1.2 Linux的特点 189

2. Linux常用命令 189

2.1登录和退出 189

2.2 Linux系统的外壳 189

2.3外壳常用命令 190

3. Linux下的文件类型与权限管理 191

3.1文件类型说明 191

3.2文件权限 192

3.3修改文件权限 193

4. Linux下的编辑器 193

4.1 vi编辑器简介 194

4.2 vi常用的移动命令 194

4.3屏幕滚动命令 195

5. Linux下的集成开发环境 196

5.1 KDevelop 196

5.2 Anjuta 197

5.3 NetBeans 197

附录2机器人足球赛程序设计实验指导书 199

实验1机器人足球比赛编程预备知识 199

实验2 Demeer5基本动作1 203

实验3 Demeer5基本动作2 205

实验4复杂的动作决策 207

实验5特殊比赛模式的设计 210

实验6数据采集及个体技术训练 213

实验7机器人足球队的完整设计 217

参考文献 219

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