中科大ROBOCUP教材
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z 仿真组 z 小型机器人组(f-180) z 中型机器人组(f-2000) z 四腿机器人组(由 Sony 赞助，从 1999 年开始) z 人形机器人组(从 2002 年开始) z E-League（从 2004 年开始） z RoboCup 评论员系统演示 RoboCup 救援比赛——实践应用 RoboCup 救援比赛是 RoboCup 一个新的研究领域，目标是在如日本神户大地震这种大 灾难中的高效、准确地找到受难者，并实施救援行动。选择这个领域一方面是因为这是一个 意义重大的社会问题，另一方面它在很多方面都和足球比赛有相似的特点，如动态环境，不 完全、有噪声的信息。同时它还有些足球比赛没有的特点，如后勤学、紧急团队间的合作等。 相比足球比赛，对救援问题的研究更能给社会带来直接的益处，所以同样受到广泛的关注。 目前救援比赛分仿真组和机器人组。
5.4 更有效的获取信息
信息更新采集、通讯
3/6
WrightEagle
（第二部分：6-10 章，从仿真机器人足球平台中抽取典型问题，结合典型球队的设计 思想，分析各自特点、实现。约 75-85 页）
第六章、球员智能体体系结构
6.1 CMU 结构分析 6.2 FCP 结构分析 6.3 Tsinghua 结构分析 6.4 BS 结构分析 6.5 WE 结构分析 6.6 小结
11.1 教练简介
离线、在线
11.2 教练语法
教练语言的语法简介
11.3 教练程序结构
给出一个教练的基本框架，以及实现的原理
11.4 教练功能
训练、调试，在线分析
第十二章 仿真机器人足球 3D 比赛
12.1 3D 比赛介绍 12.2 3D 平台结构 12.3 3D 球员程序设计
6/6
WrightEagle
第七章、信息获取与维护
7.1 信息获取的一般方法 7.2 提高信息处理的精度 7.3 信息不确定时的预测 7.4 主动信息采集 7.5 实现一个简单的 client 程序
第八章、球员行为分析
8.1 快速踢球
根据踢球模型搜索，用爬山法优化搜索 动态规划 基于范例学习、强化学习
4/6
WrightEagle
1.1.1 什么是 RoboCup
RoboCup 联盟（起初称作 Robot World Cup Initiative）是一个国际性研究和教育组织， 它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人的研究。这个领域应该可以集成并检 验很大范围内的技术，同时也可被用作综合的面向工程应用的教育。
为了这个目的，RoboCup 联盟选择了足球比赛作为一个基本领域，并组织了国际上级 别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议——机器人足球世界杯及学术 会议（The Robot World Cup Soccer Games and Conferences，简称 RoboCup）。为了能让一个 机器人球队真正能够进行足球比赛，必须集成各种各样的技术，包括自治智能体的设计准则、 多主体合作、策略获取、实时推理、机器人学以及感知信息融合等。对一个由许多快速运动 的机器人组成的球队来说，RoboCup 是一项在动态环境下的任务。在软件方面，RoboCup 还提供了软件平台以便于研究。
防守体系的一般想法 防守的基本行为 防守行为评估、选择
9.4 团队合作
战术表示、实现
5/6
WrightEagle
（第三部分：10-12 章 高级专题。约 85-95 页）
第十章、机器人足球中的学习
10.1 决策树学习 10.2 神经网络学习 10.3 强化学习 10.4 机器人足球中的应用
第十一章、教练智能体
WrightEagle
仿真机器人足球：设计与实现
（第一部分：1-5 章，介绍仿真机器人足球基本原理和简单实现。约 100-110 页）
第一章、导论
1.1 机器人足球概述
什么是 RoboCup（组织、内容、比较 FIRA、梦想、挑战计划） RoboCup 历史和现状（国际、国内、教育发展） RoboCup 应用技术与相关发展介绍（面向社会生产、教育、娱乐）
4.4 其他
异质球员、裁判模型
2/6
WrightEagle
4.5 世界模型更新
简单模型 带预测模型
4.6 更复杂的个体行为
如何跑到指定的位置 如何将球踢到指定的位置 带球的简单实现
第五章、设计更高级的球员智能体
5.1 决策的重要性 5.2 简单决策原理
进攻、防守、站位
5.3 简单团队合作实现
通过 set_play 实现合作及实例分析
第一章、导论
批注 [Eagle1]: 编写：杨斌 14 页
1.1 机器人足球概述
机器人足球世界杯，是近年国际信息科技界新兴的一项集前沿研究与教育于一体的大型 活动。在研究方面，“机器人足球”涉及计算机、机器人、通讯、自动化和机电一体化等多 学科的前沿技术的开拓和综合集成；在教育方面，已被视为培养 21 世纪信息科技一流人才 的重要手段(欧美一些学校已将“机器人足球”作为许多课程的核心内容)。概括地说，机器 人足球赛是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，是培养信息－自动化科技人才 的重要手段，同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途 径。
WrightEagle
• 图 1.2 RoboCup 比赛三个领域关系图
z RoboCup 足球赛——技术挑战 RoboCup 足球赛是由硬件或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛 类似。硬件机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密 机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。仿真机器人足球赛在标准软件平台上进 行，平台设计充分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方面的实际限制，使仿真球队程序 易于转化为硬件球队的控制软件。仿真机器人足球的研究重点是球队的高级功能，包括动态 不确定环境中的多主体合作、实时推理－规划－决策、机器学习和策略获取等当前人工智能 的热点问题。 目前比赛项目包括：
• 图 1.3 RoboCup 救援比赛
WrightEagle
RoboCup 初级比赛——下一代教育 RoboCup 初级比赛是 RoboCup 教育、推广的重要组成部分，是面向中小学生的一种新 型教育方式，使得他们不需要具有很高深的知识就可以轻松进入机器人学领域，通过对电子 装置，硬件和软件的直接动手实践来提高自身能力，同时更有助于他们学习团队合作。这种 教育方式与传统的教育相比更能激发参与者的广泛的兴趣，更容易培养出合作完成一个共同 目标的能力。 去前连个部分对应的，初级组比赛主要分以下三个部分： z 足球比赛 z 跳舞比赛 z 救援比赛
8.2 拦截模型
问题分析 模拟法 解析法、二分法
8.3 带球模型
问题分析与实现 强化学习
8.4 射门模型
模型分析、提高成功率
8.5 传球模型
第九章、高层决策
9.1 阵型与跑位
基于角色的阵型 阵型的一种描述 SBSP 基于阵型的全局跑位
9.2 行为选择
基于规则的选择 基于目标的选择 基于效用的选择
9.3 防守策略
2.3 比赛平台安装使用
server 源码包结构说明、安装、使用
1/6
2.4 比赛流程
Байду номын сангаасWrightEagle
第三章、快速入门
3.1 让球员上场比赛
与 server 建立连接
3.2 球员可以发送的命令
身体控制、通讯、数据请求
3.3 球员可以获得的信息
视觉、听觉、身体感知
3.4 一般球员程序的框架结构
网络连接特性分析 球员程序框架
第四章、球员智能体建模
4.1 简单世界模型的构建
平台中的对象（结构、命名） 感知模型（视觉、听觉、身体感知）
4.2 复杂世界模型的构建
运动模型
4.3 基本行为模型
扑球、踢球、移动、加速模型和体力模型 调整方向模型（转身、扭头） 通讯模型 其他行为模型（铲球、pointto、attentionto）
WrightEagle
科学委员会
RoboCup 联盟 瑞士
仿真平台开发小组
RoboCup 挑战委员会
国家委员会 意大利国家委员会
斯堪的那维亚委员会 法国国家委员会 日本国家委员会
美国国家委员会 德国国家委员会
新加坡国家委员会
荷兰国家委员会
其他国家委员会
• 图 1.1 RoboCup 联盟组织结构
1.1.1.2 活动内容
2．挑战计划 RoboCup 吸引了这么多研究工作者的主要原因就是它需要将很大范围的技术集成到一 个完整的智能体团队中，这就有别于一些基于专门任务的功能模块。RoboCup 提供了一些 重大的长期挑战，将会需要几十年的时间来完成。长期的研究问题实在太广泛，难以编撰成 一系列条目的列表。虽然如此，还是可以说，这些挑战包括了从物理部件的开发(如高性能 电池、马达)到高智能化的实时感知和控制软件这些极其广泛的技术问题。 为了更进一步明确目标，可以分解这些长期目标得到几个子目标，这就是中短期的挑战。 中期技术挑战是今后十年的目标，可以说得更具体一些，以下就是 RoboCup 中涉及到的研 究领域的部分列表，主要以中期时间段为目标：(1)通用的智能体体系结构；(2)综合反应式 方法和建模/规划式方法；(3)实时识别、规划和推理；(4)在动态环境中推理和行动；(5)传感 器数据融合；(6)通用的多主体系统；(7)复杂任务中的行为学习；(8)策略获取；(9)通用的认 知模型。 除了这些技术，提供一个带有高质量 3D 图形能力的网络足球仿真平台需要在模拟足球 运动员的实时动画和基于网络的交互式多用户系统方面有一定的技术进步。这些都是今后几 年基于网络的服务中的关键技术。 RoboCup 的挑战应该理解为更大、更长期的挑战，而不是一个一次性的挑战。因此， 还要提供一系列的短期挑战，这将会很自然的引导中长期挑战的完成。RoboCup 挑战主要 分为三类：(1)合成智能体挑战；(2)物理智能体挑战；(3)基础组织挑战。RoboCup 合成智能 体挑战处理可以用软件仿真平台开发的技术；RoboCup 物理智能体挑战的意图是促进使用 实际机器人的研究，因此需要更长的时间来完成每一项挑战。它们将和 RoboCup 合成智能 体挑战同时进行研究，但需要更长的时间。提出基础组织挑战是为了方便研究而建立一个关 于 RoboCup、人工智能和机器人学的总的基础组织。这些挑战包括教育计划、通用机器人 平台和部件标准、自动评论员系统和进行 RoboCup 比赛的智能体育场系统。
在足球比赛作为标准问题的同时，还会有其它各种各样的努力，比赛只是 RoboCup 各 项活动的一部分。
当前 RoboCup 的活动包括： 技术研讨 机器人国际比赛和学术会议 RoboCup 挑战计划 RoboCup 教育计划 基础组织的发展
1．RoboCup 比赛 尽管有上述这么多的活动内容，机器人足球世界杯比赛还是各项活动的中心，在那儿研 究工作者们可以在一起评估研究进展。 现在，RoboCup 比赛主要有三个领域：
3．教育计划 RoboCup 教育计划着眼于在一些大学进行以 RoboCup 为基础的人工智能或机器人学教 育，例如可以开设以下课程： z RoboCup 中的人工智能(本科生或研究生课程)， z RoboCup 中的机器人学导论(本科生课程), z RoboCup 中的人工智能程序设计(本科生课程), z 多主体系统 (研究生课程), 及 z 其它 已经开设的以 RoboCup 为基础的课程:有：
1.1.1.1 组织结构
RoboCup 联盟是世界上最大的、占主导地位的机器人足球国际组织，总部设在瑞士， 现有成员国近 40 个。联盟由国际著名科学家、在 IJCAI-93 大会上获得国际人工智能最高奖 ——“计算机与思维”大奖的北野宏明（Hiroaki Kitano）发起，他也成为 RoboCup 联盟的 第一任主席。联盟负责世界范围的学术活动和竞赛，包括每年一届的世界杯赛和学术研讨会， 并为相关的本科生和研究生教育提供支持（教材、教学软件等）。
1.2 仿真机器人足球
内容、特点 研究重点（人工智能新的标准问题、合成智能体挑战）
1.3 本书安排
章节安排 学习指导
第二章、2D 比赛平台
2.1 平台结构特点
Server/Client 结构及各部分介绍（Server、Client、Monitor、Logplayer）
2.2 比赛规则
自动裁判、人为干预
5.4 更有效的获取信息
信息更新采集、通讯
3/6
WrightEagle
（第二部分：6-10 章，从仿真机器人足球平台中抽取典型问题，结合典型球队的设计 思想，分析各自特点、实现。约 75-85 页）
第六章、球员智能体体系结构
6.1 CMU 结构分析 6.2 FCP 结构分析 6.3 Tsinghua 结构分析 6.4 BS 结构分析 6.5 WE 结构分析 6.6 小结
11.1 教练简介
离线、在线
11.2 教练语法
教练语言的语法简介
11.3 教练程序结构
给出一个教练的基本框架，以及实现的原理
11.4 教练功能
训练、调试，在线分析
第十二章 仿真机器人足球 3D 比赛
12.1 3D 比赛介绍 12.2 3D 平台结构 12.3 3D 球员程序设计
6/6
WrightEagle
第七章、信息获取与维护
7.1 信息获取的一般方法 7.2 提高信息处理的精度 7.3 信息不确定时的预测 7.4 主动信息采集 7.5 实现一个简单的 client 程序
第八章、球员行为分析
8.1 快速踢球
根据踢球模型搜索，用爬山法优化搜索 动态规划 基于范例学习、强化学习
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WrightEagle
1.1.1 什么是 RoboCup
RoboCup 联盟（起初称作 Robot World Cup Initiative）是一个国际性研究和教育组织， 它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人的研究。这个领域应该可以集成并检 验很大范围内的技术，同时也可被用作综合的面向工程应用的教育。
为了这个目的，RoboCup 联盟选择了足球比赛作为一个基本领域，并组织了国际上级 别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议——机器人足球世界杯及学术 会议（The Robot World Cup Soccer Games and Conferences，简称 RoboCup）。为了能让一个 机器人球队真正能够进行足球比赛，必须集成各种各样的技术，包括自治智能体的设计准则、 多主体合作、策略获取、实时推理、机器人学以及感知信息融合等。对一个由许多快速运动 的机器人组成的球队来说，RoboCup 是一项在动态环境下的任务。在软件方面，RoboCup 还提供了软件平台以便于研究。
防守体系的一般想法 防守的基本行为 防守行为评估、选择
9.4 团队合作
战术表示、实现
5/6
WrightEagle
（第三部分：10-12 章 高级专题。约 85-95 页）
第十章、机器人足球中的学习
10.1 决策树学习 10.2 神经网络学习 10.3 强化学习 10.4 机器人足球中的应用
第十一章、教练智能体
WrightEagle
仿真机器人足球：设计与实现
（第一部分：1-5 章，介绍仿真机器人足球基本原理和简单实现。约 100-110 页）
第一章、导论
1.1 机器人足球概述
什么是 RoboCup（组织、内容、比较 FIRA、梦想、挑战计划） RoboCup 历史和现状（国际、国内、教育发展） RoboCup 应用技术与相关发展介绍（面向社会生产、教育、娱乐）
4.4 其他
异质球员、裁判模型
2/6
WrightEagle
4.5 世界模型更新
简单模型 带预测模型
4.6 更复杂的个体行为
如何跑到指定的位置 如何将球踢到指定的位置 带球的简单实现
第五章、设计更高级的球员智能体
5.1 决策的重要性 5.2 简单决策原理
进攻、防守、站位
5.3 简单团队合作实现
通过 set_play 实现合作及实例分析
第一章、导论
批注 [Eagle1]: 编写：杨斌 14 页
1.1 机器人足球概述
机器人足球世界杯，是近年国际信息科技界新兴的一项集前沿研究与教育于一体的大型 活动。在研究方面，“机器人足球”涉及计算机、机器人、通讯、自动化和机电一体化等多 学科的前沿技术的开拓和综合集成；在教育方面，已被视为培养 21 世纪信息科技一流人才 的重要手段(欧美一些学校已将“机器人足球”作为许多课程的核心内容)。概括地说，机器 人足球赛是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，是培养信息－自动化科技人才 的重要手段，同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途 径。
WrightEagle
• 图 1.2 RoboCup 比赛三个领域关系图
z RoboCup 足球赛——技术挑战 RoboCup 足球赛是由硬件或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛 类似。硬件机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密 机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。仿真机器人足球赛在标准软件平台上进 行，平台设计充分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方面的实际限制，使仿真球队程序 易于转化为硬件球队的控制软件。仿真机器人足球的研究重点是球队的高级功能，包括动态 不确定环境中的多主体合作、实时推理－规划－决策、机器学习和策略获取等当前人工智能 的热点问题。 目前比赛项目包括：
• 图 1.3 RoboCup 救援比赛
WrightEagle
RoboCup 初级比赛——下一代教育 RoboCup 初级比赛是 RoboCup 教育、推广的重要组成部分，是面向中小学生的一种新 型教育方式，使得他们不需要具有很高深的知识就可以轻松进入机器人学领域，通过对电子 装置，硬件和软件的直接动手实践来提高自身能力，同时更有助于他们学习团队合作。这种 教育方式与传统的教育相比更能激发参与者的广泛的兴趣，更容易培养出合作完成一个共同 目标的能力。 去前连个部分对应的，初级组比赛主要分以下三个部分： z 足球比赛 z 跳舞比赛 z 救援比赛
8.2 拦截模型
问题分析 模拟法 解析法、二分法
8.3 带球模型
问题分析与实现 强化学习
8.4 射门模型
模型分析、提高成功率
8.5 传球模型
第九章、高层决策
9.1 阵型与跑位
基于角色的阵型 阵型的一种描述 SBSP 基于阵型的全局跑位
9.2 行为选择
基于规则的选择 基于目标的选择 基于效用的选择
9.3 防守策略
2.3 比赛平台安装使用
server 源码包结构说明、安装、使用
1/6
2.4 比赛流程
Байду номын сангаасWrightEagle
第三章、快速入门
3.1 让球员上场比赛
与 server 建立连接
3.2 球员可以发送的命令
身体控制、通讯、数据请求
3.3 球员可以获得的信息
视觉、听觉、身体感知
3.4 一般球员程序的框架结构
网络连接特性分析 球员程序框架
第四章、球员智能体建模
4.1 简单世界模型的构建
平台中的对象（结构、命名） 感知模型（视觉、听觉、身体感知）
4.2 复杂世界模型的构建
运动模型
4.3 基本行为模型
扑球、踢球、移动、加速模型和体力模型 调整方向模型（转身、扭头） 通讯模型 其他行为模型（铲球、pointto、attentionto）
WrightEagle
科学委员会
RoboCup 联盟 瑞士
仿真平台开发小组
RoboCup 挑战委员会
国家委员会 意大利国家委员会
斯堪的那维亚委员会 法国国家委员会 日本国家委员会
美国国家委员会 德国国家委员会
新加坡国家委员会
荷兰国家委员会
其他国家委员会
• 图 1.1 RoboCup 联盟组织结构
1.1.1.2 活动内容
2．挑战计划 RoboCup 吸引了这么多研究工作者的主要原因就是它需要将很大范围的技术集成到一 个完整的智能体团队中，这就有别于一些基于专门任务的功能模块。RoboCup 提供了一些 重大的长期挑战，将会需要几十年的时间来完成。长期的研究问题实在太广泛，难以编撰成 一系列条目的列表。虽然如此，还是可以说，这些挑战包括了从物理部件的开发(如高性能 电池、马达)到高智能化的实时感知和控制软件这些极其广泛的技术问题。 为了更进一步明确目标，可以分解这些长期目标得到几个子目标，这就是中短期的挑战。 中期技术挑战是今后十年的目标，可以说得更具体一些，以下就是 RoboCup 中涉及到的研 究领域的部分列表，主要以中期时间段为目标：(1)通用的智能体体系结构；(2)综合反应式 方法和建模/规划式方法；(3)实时识别、规划和推理；(4)在动态环境中推理和行动；(5)传感 器数据融合；(6)通用的多主体系统；(7)复杂任务中的行为学习；(8)策略获取；(9)通用的认 知模型。 除了这些技术，提供一个带有高质量 3D 图形能力的网络足球仿真平台需要在模拟足球 运动员的实时动画和基于网络的交互式多用户系统方面有一定的技术进步。这些都是今后几 年基于网络的服务中的关键技术。 RoboCup 的挑战应该理解为更大、更长期的挑战，而不是一个一次性的挑战。因此， 还要提供一系列的短期挑战，这将会很自然的引导中长期挑战的完成。RoboCup 挑战主要 分为三类：(1)合成智能体挑战；(2)物理智能体挑战；(3)基础组织挑战。RoboCup 合成智能 体挑战处理可以用软件仿真平台开发的技术；RoboCup 物理智能体挑战的意图是促进使用 实际机器人的研究，因此需要更长的时间来完成每一项挑战。它们将和 RoboCup 合成智能 体挑战同时进行研究，但需要更长的时间。提出基础组织挑战是为了方便研究而建立一个关 于 RoboCup、人工智能和机器人学的总的基础组织。这些挑战包括教育计划、通用机器人 平台和部件标准、自动评论员系统和进行 RoboCup 比赛的智能体育场系统。
在足球比赛作为标准问题的同时，还会有其它各种各样的努力，比赛只是 RoboCup 各 项活动的一部分。
当前 RoboCup 的活动包括： 技术研讨 机器人国际比赛和学术会议 RoboCup 挑战计划 RoboCup 教育计划 基础组织的发展
1．RoboCup 比赛 尽管有上述这么多的活动内容，机器人足球世界杯比赛还是各项活动的中心，在那儿研 究工作者们可以在一起评估研究进展。 现在，RoboCup 比赛主要有三个领域：
3．教育计划 RoboCup 教育计划着眼于在一些大学进行以 RoboCup 为基础的人工智能或机器人学教 育，例如可以开设以下课程： z RoboCup 中的人工智能(本科生或研究生课程)， z RoboCup 中的机器人学导论(本科生课程), z RoboCup 中的人工智能程序设计(本科生课程), z 多主体系统 (研究生课程), 及 z 其它 已经开设的以 RoboCup 为基础的课程:有：
1.1.1.1 组织结构
RoboCup 联盟是世界上最大的、占主导地位的机器人足球国际组织，总部设在瑞士， 现有成员国近 40 个。联盟由国际著名科学家、在 IJCAI-93 大会上获得国际人工智能最高奖 ——“计算机与思维”大奖的北野宏明（Hiroaki Kitano）发起，他也成为 RoboCup 联盟的 第一任主席。联盟负责世界范围的学术活动和竞赛，包括每年一届的世界杯赛和学术研讨会， 并为相关的本科生和研究生教育提供支持（教材、教学软件等）。
1.2 仿真机器人足球
内容、特点 研究重点（人工智能新的标准问题、合成智能体挑战）
1.3 本书安排
章节安排 学习指导
第二章、2D 比赛平台
2.1 平台结构特点
Server/Client 结构及各部分介绍（Server、Client、Monitor、Logplayer）
2.2 比赛规则
自动裁判、人为干预