Виртуальный футбол роботов : алгоритмы игроков и среда моделирования

• Автор: Плахов, Андрей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Глава 1. Алгоритмы управления роботами-футболистами

§1.1. Базовые алгоритмы управления мобильнымроботомфутболистом

Достижение точки

Перехват мяча с упреждением

Достижение точки при заданном направлении приезда

§1.2. Построение и использование таблиц успевания

§1.3. Прогнозирование изменения ситуации на игровом поле

§1.4. Алгоритмы прямой иерархии управления роботом

футболистом

Недостатки алгоритмов прямой иерархии.управления

Глава 2. Алгоритмы планирования действий роботов-футболистов ..54 §2.1'. Граф ситуаций в задаче планирования действий роботамифутболистами
§2.2: Задача поиска путей и ее обобщение на планирование
действий
§2.3. Стандартные алгоритмы поиска путей, сравнение
эффективности
Обход препятствий
Поиск пути на .графе
Недостатки рассмотренных стандартных алгоритмов
§2.4. Быстрый поиск путей на больших пространствах поиска
Вариация алгоритма Дийкстры, использующая.фиксированную
память
Иерархические алгоритмы поиска путей
Построение укрупненного представления карты

Эффективная реализация иерархического поиска
§2.5. Планирование путем просчета в глубину
Сравнение эффективности различных алгоритмов
Вариация алгоритма просчета в глубину с лидером
§2.6. Задача группового передвижения
§2.7. Алгоритмы обратной иерархии управления. Алгоритм А/ЗТ.. 89 Разрешение конфликтов при помощи ключевых точек и избегания
коллизий
Глава 3. Методы эволюционной оптимизации в задачах виртуального
футбола роботов
§3.1. Использование принципов эволюционной оптимизации при
создании алгоритмов-игроков
§3.2. Сравнение методов эволюционной оптимизации и схемы
обратной иерархии управления
§3.3. Сочетание методов эволюционной оптимизации и схемы
обратной иерархии управления
Заключение
Приложение. Архитектурные и программные решения в пакете
«Виртуальный футбол»
Требования к среде моделирования
Описание выбранных архитектурных и программных решений
Схемы компонент сервера виртуального футбола
Литература
Актуальность темы
Диссертационная работа посвящена разработке алгоритмов группового управления. На их основе и для их исследования и оптимизации создаются программы управления командой виртуальных роботов-футболистов.
В настоящее время задача группового управления роботами признается одной из центральных проблем мехатроники. Поскольку разработки обобщенных алгоритмов и принципов управления в данной задаче пока находятся на ранней стадии, научным сообществом* было сформулировано несколько модельных задач, на которых в настоящий момент принято и рекомендуется отрабатывать основные методы решения данной задачи.
Одной из основных модельных задач является так называемый роботизированный футбол. Конечная цель, поставленная научным сообществом- в данной задаче, обычно формулируется так: к 2050 году создать команду человекоподобных роботов, которые смогут на равных играть в футбол на обычном поле по правилам ФИФА- с командой-чемпионом мира среди людей. В настоящее время различные соревнования по роботизированному футболу проводятся во многих странах мира, таких как Франция, Корея, Япония.
При этом, однако, возникает ряд существенных проблем. Роботы, принимающие участие в подобных соревнованиях, являются весьма сложными и достаточно дорогостоящими. Создание подобной команды обычно связано с решением множества технических проблем, не имеющих отношения к задаче группового управления.
В связи с вышеизложенным, приобретает большую значимость разработка сред моделирования роботизированного футбола для проведения виртуальных соревнований. Участие в таких соревнованиях позволяет разработчикам алгоритмов, во-первых, избежать расходов на аппаратную часть команды, во-вторых, сконцентрировать усилия на создании алгоритмов

своей зоны ответственности (в случае, если он находится вне нее), и остается там.
Алгоритм-исполнитель, используемый игроком обороны, в качестве особой выбирает точку, в каждый момент времени находящуюся на отрезке «центр мяча - центр наших ворот», и расположенную от центра мяча на расстоянии, меньшем суммы радиусов мяча и футболиста.
Алгоритм-исполнитель, используемый игроками нападения и поддержки, устроен следующим образом. При помощи некоторой процедуры предсказывается положение игровых объектов на момент удара по мячу. Как показали эксперименты, термин «момент удара» для группы направлений может быть определен корректно, так как время достижения мяча для различных направлений удара отличается не более чем на несколько игровых тактов. Для каждого из следующих объектов: центр вражеских ворот, вражеские игроки, игроки своей команды, определяются направления удара, при которых мяч быстрее всего встречается с данным объектом. На рисунке 12 точки встречи обозначены жирными точками, направления удара -лучами, расходящимися из центра. Придадим каждому направлению вес. Модуль весового коэффициента будет зависеть от расстояния до соответствующей точки встречи (убывать с увеличением этого расстояния). Знак весового коэффициента выбирается в зависимости от объекта встречи.
Ворота соперника
Рис. 12. Выбор направления удара