仿真机器鱼抢球博弈策略的研究.doc

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一种2D仿真水球5VS5比赛策略

一种2D仿真水球5VS5比赛策略
中图 分类 号 :T P 2 4 2 ;T P 3 0 1 . 6 文 献 标 t e g y o f 2 D Si mul a t i o n Wa t e r Pol o 5 V S5
Bi a n Di , Xi a Qi n g f e n g
d e s i g n o f a s i n gl e is f h mo v e me n t f r o m t h e s p e e d c o n t r o l , d i r e c t i o n c o n t r o l , he a d i n g a c t i o n a n d i n t e l l i g e n t r e s p o n s e . On t h e
o f mo r e e f f e c t i v e me t h o d b y mu l t i - r o b o t is f h ’ S c o l l a b o r a t i n g d r a g g i n g a n d g r a b b i n g t h e b a l 1 .T h e t h e s i s ma i n l y ma k e s a
Ro b o t C o n t e s t 2 D s i mu l a t i o n wa t e r p o l o 5 VS 5 p r o j e c t .
Ke y wor d s :r o b o t is f h ; mu l t i - r o b o t is f h c o l l a b o r a t i o n ; p a t h p l a n n i n g
( L a b o r a t o r y o fR o b o t i c s , N a n j i n g Un i v e r s i t y J i n l i n g C o l l e g e , ? C a n j i n g 2 1 0 0 8 9 , C h i n a )

一种基于URWPGSim2D启发式博弈策略设计

一种基于URWPGSim2D启发式博弈策略设计

一种基于URWPGSim2D启发式博弈策略设计摘要:针对北京大学机器鱼仿真平台URWPGSim2D 中“抢球博弈”项目控制目标数量多,仿真机器鱼之间的对抗性与团队协作性强,复杂多变的竞赛规则与模拟环境,设计一套稳定,有效且对抗性强的控制策略,实现仿真鱼的协同分工,最终获得比赛胜利。

由于仿真环境的复杂性与不确定性,为提高控制策略的高效性,提出先对仿真鱼进行任务分工;其次依据仿真周期数将比赛进行阶段划分,再次根据场地中目标水球的位置信息将场地进行区域划分,最后利用启发函数计算目标球优先级。

然后综合考虑这四个因素,给出多仿真鱼协同抢球的高效策略。

该策略在“2015国际水中机器人大赛”中获得一等奖的成绩,充分证明了该优化策略的有效性及鲁棒性。

关键词:仿真鱼;抢球博弈;协作;启发函数;多目标;优先级中图分类号:TP242.6 文献标志码: A 文章编号:1009-3044(2016)12-0075-05以北京大学作为发起人联合众多科研机构同开发了水中机器人URWPGSim2D (under robot water polo game simulation 2D)仿真平台,该仿真系共统具有实时性强,逼真性高和人机交互性强的特点,有效地解决了实体机器鱼在研究过程中遇到的问题,降低了实体鱼的研究难度。

在2015年5月发布的新的仿真平台URWPGSim2D 3.0中,抢球博弈项目的球门位置与模型均未发生变化,而目标球的位置,目标球分值及项目规则均有较大变化。

平台版本的更新使得在制定策略的时候需要更多的考虑单个目标球对比赛得分的影响,而且对机器鱼的运输有效性提出了更高的要求。

因此本文分别对制约策略有效性的四个因素进行了优化,得到了一种在新平台下更为有效的智能策略。

1 水中机器人2D仿真简介1.1 URWPGSim2D平台简介URWPGSim2D包括服务(URWPGSim2DServer)和客户端(URWPGSim2DClient)两大部分。

机器鱼水球比赛中“非精确”策略的探析

机器鱼水球比赛中“非精确”策略的探析

此 ,编 写策 略 时要 考 虑 到 比赛 过 程 中可 能 遇 到 的所 有 情 况 !策 略 的优 良就 成 为 比赛 的关键 。既 然是 以 进 球 为最 终 目的 ,那 么 如何 让 鱼 在 最短 时 间 内进 球 就 成 为编 写 策 略 的重 点 。理论 上 只 需使 “ ”始 终 鱼
顶 球 到 球 门一 侧 的 过 程 。
图 3 “ ”在 半 圆 外 , 朝 向球 心 游 动 鱼
这 样 看 来 , “非 精 确 ” 策 略 的 编 写 其 实 很
简 单 : 首 先 ,将 “ ”与 球 的 相 对 位 置 简 单 分 为 鱼
“ ” 在 球 前 利 于 进 攻 和 在 球 后 不 利 进 攻 。 当 鱼 “ ”在 球 前 利 于 进 攻 时 , 先 设 定 一 个 距 离 分 界 鱼 线 ,例如 :以球 的 半径 r 为单位 , 定分 界线 为距 离 设
技术应用
Teh iu n p ia in cnq ea dAp lcto
机 器鱼水球 比赛 中 ¨ 非精确 "策略的探析
王小伟
—. .. .L . .
~一 一一 赭~ ~ 僦 一 一 黼
0 引言 .
( 陆军航空兵学 院 机械工程 系, 北京 1 1 2 ) 0 3 1

2 世 纪是 海 洋 开 发 的 世 纪 ,水下 机 器 人 在 海 洋 1 环 境研 究 、海洋 资 源 探测 和 开 发 等 民用 领 域和 海 洋 军 事方 面 具 有广 阔 的应用 前 景 和 巨大 的潜在 价 值 ,
吸 引 了人 们 更 多 的注 意 力 。鱼 类 的游 动 方 式具 有 高
阔 的 空 间 …。
图 1 机 器 鱼

水中机器鱼2D仿真5VS5比赛中的点球策略

水中机器鱼2D仿真5VS5比赛中的点球策略
策 略 的主 要 劣 势 在 于 以下 2个 方 面 :
由于 在 仿 真 环 境 中存 在 对 现 实 水 波 的模 拟 , 即 使 在 仿 真 鱼 没 有 触 及 小 球 的 状 态 下 , 小球 的坐 标 位
置 依 然 是 一 个 变 化 的 值 ,这 个 变 化 的值 虽 然 在 绝对 数 值 上 并 不 会 有 太 大 的 影 响 ,然 而 这 一 变 化 却会 严
2 . 2 保 证 仿 真 鱼 带球 的前 进 方 向朝 向对 方 球 门 在 点 球 策 略 的 运 行 过 程 中 ,经 常 可 以看 见 仿 真 鱼 推 动 者 小 球 向前 行 进 , 虽然 大 体 上 前 进 的方 向 是
朝 向对 方 半 场 ,但 是 实 际 的 方 向却 早 已偏 析
点 球 策 略 中 经 常 使 用 单 鱼 点 球 策 略 和 多 鱼 协 同 点 球 策 略 。通 过对 比这 2个 策 略 的优 缺 点 引 出文 中 的 多鱼 交 替 协 同策 略 。 3 . 1 单 鱼 点 球 策 略 在 单 鱼 点 球 过 程 中 ,只 是 用 1条 仿 真 鱼 执 行 点 球 任 务 。 面 对 第 一 节 中提 到 的 2个 难 点 ,单 鱼 点球
时 越 长 ;2 ) 由于 小 球 的 前 进 方 向发 生偏 离 ,需 要 调
整 仿 真 鱼 的 顶球 方 向 ,这 一 过 程 也 需 要 增 加 点 球 的
整 体 时长 。
速 度越大 , 。 d 。 的取 值 范 围 为 [ 0 , l 4 ] 内的 任 意 整 数 , 数 值 与 7的差 值 的 绝 对 值 越 大 ,表 示 仿 真 鱼 的 角 速
的球 门 。在 这 种 情 况 下 , 不 得 不 调 整 仿 真 鱼 的顶 球 方 向。 在这一过程 中, 会 带 来 2个 不 好 的影 响 : 1 ) 由

机器鱼2D仿真抢球大作战策略的优化

机器鱼2D仿真抢球大作战策略的优化

的 进 球 数 提 高 了 3倍 , 并 且 不会 出现 运 球 过 程 中尾 部碰 触 边 界 弹 鱼 的 情 况 。 能流 畅地 运 输 水 球 , 在 上
5 . 2 实验 数 据 为 了验 证 优 化 后 的 效 果 ,笔 者 将 改 进 前 全 程 直
半场将 7 ~ 8个 水 球 顶 入 己方 球 门 , 运 输 效 率 提 高 了 9 0 %。实 验 证 明 ,本 策 略 是 行 之 有 效 的 。
・ 9 6 ・
兵 工 自动 化
第3 3卷
从 图 中首 先 可 以看 出 :一 般 情 况 下 ,P MO N 会
i n i t mi p s 0函数 ( t g tma c h d e p . c ) 大 部 分 的 工 作 都

直接在 F l a s h 中运 行 ,一 段 时 问后 才 会 将 自身拷 贝 到 内存 中 , 并 且 还 需 要 通 过 z l o a d e r将 压 缩 过 的
h t t p: / / www. 1 i n u x ・ mi p s . o r g / wi k i / p mo n .
[ 4 】 L i n u x MI P S . P MO N 2 0 0 0 [ E B / OL ] . L i n u x MI P S ( 2 0 1 3 - 1 — 2 4 )
P MON 主 程 序 解 压 【 o J 。 而 且 ,P MO N 还 存 在 另一 种 启 动 流 程 ,该 流 程 是指 以 t g t = r a m 为 编 译 目标 时 所 得 到 的 ,完 全 运 行 在 内存 中 , 一 般 用 作 调 试 ,笔 者 暂 不 讨 论 该 情 况 。 在 串 口初 始 化 之 后 , 就会 看 到 P MO N 输 出 的 第

仿生机器鱼的设计与控制方法研究

仿生机器鱼的设计与控制方法研究

仿生机器鱼的设计与控制方法研究摘要:仿生机器鱼是一种模仿鱼类运动方式和外形结构的智能机器人。

它具有良好的机动性和适应性,可应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。

本文对仿生机器鱼的设计与控制方法进行了研究,包括机器鱼的结构参数选择、运动模型建立和控制策略设计。

1. 引言随着工业技术的不断进步和人类对水下领域的不断探索,仿生机器鱼作为一种新型的智能机器人逐渐受到关注。

仿生机器鱼以其类似鱼类的流线型外形和灵活的运动方式,能够在水下环境中进行高效的工作,具有广阔的应用前景。

2. 仿生机器鱼的结构设计2.1 外形结构仿生机器鱼的外形结构应该模仿真实鱼类的形态,以获得更好的机动性和适应性。

在设计时需要考虑鱼类生物学特征,并结合目标任务进行适当的优化。

常见的仿生机器鱼结构包括鱼头、鱼身和鱼尾三个部分,并且通常采用模块化设计,以方便维修和升级。

2.2 材料选择仿生机器鱼的材料选择需要具备一定的强度和柔韧性,能够承受水下环境的压力和扭曲。

一般采用水下耐腐蚀的材料,并根据需要进行防水处理和密封设计。

3. 仿生机器鱼的运动模型仿生机器鱼的运动模型是对其运动原理进行数学建模,以实现运动控制和路径规划等功能。

模型建立的关键在于准确描述仿生机器鱼的运动机制,并考虑水流、水压和机器鱼的物理特性等因素。

4. 仿生机器鱼的控制方法4.1 基于自主学习的控制方法基于自主学习的控制方法利用机器学习算法,通过对仿生机器鱼进行训练和学习,提高其感知和决策能力。

这种方法可以实现适应性控制,使机器鱼能够在不同环境下自主调整运动策略。

4.2 基于反馈控制的控制方法基于反馈控制的方法通过传感器获取机器鱼的状态信息,并根据设定的控制策略进行调整。

这种方法需要建立准确的控制模型,并进行实时的状态反馈和控制计算。

5. 仿生机器鱼的应用领域仿生机器鱼可以应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。

在水下探索中,仿生机器鱼可以携带传感器进行海底地质勘测和海洋生物观察;在水环境监测中,仿生机器鱼可以监测水质、测量水流速度等参数;在救援领域,仿生机器鱼可以进行水下搜救和救援行动,提高救援效率。

仿真机器鱼抢球大作战比赛策略的研究

仿真机器鱼抢球大作战比赛策略的研究
第3 0 卷 第7 期
文章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 0 3 1 2 — 0 5



仿

2 0 1 3 年7 月
仿 真 机 器 鱼 抢球 大 作 战 比赛 策 略 的研 究
龙 海楠, 李淑 琴 , 安永跃
( 北京信 息科技大学计算机学院 , 北京 1 0 0 1 0 1 ) 摘要 : 针对北 大机器鱼平 台中“ 抢球大作战” 项目 控制量多 , 多机器鱼间协作及对抗性强 , 以及场地 设置 和比赛规则变化快等
LONG Ha i -n a n,L I S h u- q i n,AN Yo n g -y u e
( C o l l e g e o f C o m p u t e r , B e i j i n g I n f o r ma t i o n S c i e n c e& T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 1 0 1 , C h i n a )
ABS TRACT : T h i s p a p e r a i me d a t d e s i g n i n g a l f e x i b l e ,e f f e c t i v e a n d s t r o n g o p p o s a b i l i t y mu l t i —r o b o i f s h c o n t r o l s t r a t — e g y t o a c h i e v e t h e c o l l a b o r a t i o n a n d d i s t i r b u t i o n o f r e s p o n s i b i l i t i e s a mo n g t h e r o b o i f s h a n d w i n t h e c o mp e t i t i o n i f n a l l y

曲线路径算法的2D仿真机器鱼水球斯诺克比赛策略

曲线路径算法的2D仿真机器鱼水球斯诺克比赛策略

曲线路径算法的2D仿真机器鱼水球斯诺克比赛策略王洪辉;卓天祥;钟盼;孟令宇;YANG Jia-xin;庹先国【摘要】为了提高水中机器人2D仿真平台斯诺克赛项的得分,基于URWPGSim 2D (underwater robot water polo game simulator 2D)仿真平台,采用最短距离和最小旋转角度求和比较的方法,实验得出了机器鱼以不同速度行进时其偏转角度呈奇偶特征,以此研究了其比赛策略和带球算法.在策略上,确定了红球-粉球组合最优、红球进洞顺序为从左到右、红球进中上洞、粉球进左下洞.基于此,确定了一种基于曲线路径的带球算法,给出了中上洞、左下洞带球进洞路径规划,采用虚拟点位和距离阈值的模糊控制理论来实现算法.仿真结果表明:优化后的带球算法效率高,实际比赛效果好,所提出的比赛策略和带球算法可应用于水下机器人运动控制.%In order to raise the score of the underwater robot game in 2D simulation robot fish water bool snooker,a method which is using calculating the minimum distance and minimum rotation angle based on the URWPG-Sim (underwater robot water polo game simulator 2D) has been proposed.Lots of simulation experiments showed that there existed angle deviation when the robot-fish swam.Based on these findings,the competition strategy and was studied the following understandings were:obtained the red-ball and pink-ball combination is the optimal strategy;the order of the red-ball into the pocket is from left to right;the red ball enter the top and middle pocket,the pink ball enter the left bottom pocket.Moreover,a curve path heading ball algorithm based on the fuzzy control theory has been proposed and the path planning of the object ball into the upper middle pocket and the left bottom pocket has been suggested.At the sametime,the algorithm was realized through the virtual point method and the fuzzy control theory.The experimental results show that the optimized heading ball algorithm is more efficient and good effect in the game.In light of the above,this approach can be applied to the underwater robot motion control.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)022【总页数】5页(P255-259)【关键词】2D仿真;机器鱼;水球斯诺克;路径规划;带球算法【作者】王洪辉;卓天祥;钟盼;孟令宇;YANG Jia-xin;庹先国【作者单位】成都理工大学核技术与自动化工程学院,成都610059;成都理工大学核技术与自动化工程学院,成都610059;成都理工大学核技术与自动化工程学院,成都610059;成都理工大学核技术与自动化工程学院,成都610059;诺丁汉大学电气与电子工程学院,英国诺丁汉NG72RD;四川理工学院,自贡643000【正文语种】中文【中图分类】TP242;TP391.9近年来,随着海洋科技的发展,水中机器人已经应用到探测水底污染、追踪水中遗迹、水底核辐射探测等诸多领域,关于仿真水中机器人的问题已经成为该领域的热点研究问题之一[1—6]。

水中机器人2D仿真水球斯诺克策略优化

水中机器人2D仿真水球斯诺克策略优化
a n d r a p i d .
Ke y wo r d s :2 D s i mu l a t i o n ; r o b o t i c i f s h ; wa t e r p o l o s n o o k e r ;s t r a t e g y o p t i mi z a t i o n ; a u t o ma t i c s h i t; f h e a d i n g b a l l a l g o r i t h m
o p t i mi z e d c o mpe t i t i o n s t r a t e g y .Ac c o r d i n g t o t h e s p e e d a n d c o n s i s t e n c y , g i v e s a n a u t o ma t i c s h i t f o f r o b o t i c is f h he a d i n g
兵 工 自 动 化
Or d na n c e I n d us t r y Aut o ma t i o n
2 O 1 3 . 1 2
3 2 . 7 6 9 0 / b g z d h . 2 01 3. 1 2 . 0 2 2
水 中机 器 人 2 D仿 真水 球斯诺 克 策 略优 化
高俊杰 , 贾翠玲 ,李卫 国
( 1 .内蒙 古工 业大 学机 械 学 院, 呼和浩 特 0 1 0 0 5 l ;2 .内蒙 古工 业 大学 工程 训练 中心 , 呼和浩 特 0 1 0 0 5 1 )
摘 要 :基 于 UR WP GS i m2 D仿 真 平 台 ,提 出一种新 型 的 比赛策 略和 顶球 算 法 。介 绍 2 D 仿真 水球 斯诺 克现 有 的 比 赛 策略 、顶球 算 法 ,给 出优化 后 的 比赛 策略 ,根据 速度 性 和 连贯性 ,提 出一种 自动换挡 的机 器鱼顶 球 算法 ,并以 实 例 对优 化后 的比赛 策略 和 顶球 算 法进行 仿真 实验 。 实验 结 果表 明 :优化 后 的 比赛 策略 的稳 定性 有 所提 高 ,使顶 球 更

基于半场分配的2D仿真抢球博弈策略

基于半场分配的2D仿真抢球博弈策略

1概述国际水中机器人大赛已经成功举办十三届,仿真抢球博弈逐渐进入大众视野,目前抢球博弈的算法已经有基于区域划分法的机器鱼顶球算法的比赛策略等,对仿真鱼的运输路径规划方面已经日趋完善。

针对第十三国际水中机器人大赛的2D 仿真机器鱼抢球博弈比赛项目[2]进行策略的研究,将基于区域划分的机器鱼顶球算法进行更新,完善每个区域的顶球算法,并有机结合,形成针对半场的抢球策略。

对仿真鱼带球进攻等方面进行优化和调整,在算法中增添检测函数,实现仿真鱼高效准确地争抢球。

并且根据半场情况,具有针对性地变更策略,取得博弈比赛的最终胜利。

通过对仿真机器鱼运动轨迹、博弈策略的研究,了解了仿真机器鱼的运动特性以及在仿真机器鱼游动时的位姿。

在仿真平台上进行诸如此类研究的优点在于可以避免机器鱼在真实水下环境中碰到各种复杂的情况,从而避免不必要的成本损耗。

同样地,在平台上进行仿真还可以模拟出仿真机器鱼在水下环境中可能执行的算法策略,充分体现出2D 仿真机器鱼项目基于仿真平台进行策略研究的优越性和必要性。

通过在仿真平台上对2D 仿真机器鱼策略的研究可以为水下实体机器鱼提供参考,将策略算法应用到实体机器鱼上,为监测水低污染,实现海底搜寻等海洋科技和水下作业等具体应用提供参考依据,并且为现实生活中的博弈方法提供借鉴。

2比赛及平台简介2D 仿真抢球博弈是基于URWPGSim2D 仿真平台进行参赛双方博弈对抗的一个项目。

图1为URWPGSim2D 仿真平台,其长度为3000个单位,宽度为2000个单位。

具体介绍如下:两支队伍各有两条仿真机器鱼,在比赛开始时分别位于左右两个半场。

仿真场地中共有9个仿真水球,其中,中间的3个为蓝色水球(分值为3分),球场中线上下两侧的为两个红色水球(分值为2分),仿真场地四角的4个分值为1分的紫色水球。

比赛分为上下半场,全长共计10分值,每个半场5分钟,参赛双方在每个半场都有一次请求暂停的机会,5分钟结束后交换半场,参赛队伍可以选择变更比赛策略。

机器鱼2D仿真抢球博弈策略

机器鱼2D仿真抢球博弈策略

机器鱼2D仿真抢球博弈策略曾柱深;吴海艋;李淑琴【期刊名称】《兵工自动化》【年(卷),期】2015(000)012【摘要】针对机器鱼2D仿真平台更新,抢球博弈场地的变更和规则的改变问题,对抢球博弈策略进行新的规划。

介绍抢球博弈项目的比赛场地和比赛规则,利用仿真机器鱼鱼体的多个部位和仿真场地的特殊性运输目标物体,并进行多次实验验证。

实验结果表明:新策略能充分考虑比赛场地的地形、机器鱼以及得分情况等实时信息,在不同的区域、不同的得分的情况下执行不同的策略,加强机器鱼的运输和绕障能力,在快速得分的同时又能灵活应变。

%Aimed at the update of robotic fish 2D simulation platform, the ball game playing venue changes and rule of change, to the new ball game strategy planning of thisproject.Introduction to the ball game project competition venues and the rules of the game, using the simulation robotic fish multiple parts of the fish body and the particularity of the simulation venue transport objects, and verified experiment many times. Experimental results show that the new strategy can give full consideration to the venue of the topography and robotic fish and real-time information such as scores in different regions, different scoring perform different strategy, strengthen the transport and robotic fish around the barrier ability, in quick scores at the same time can be flexible.【总页数】4页(P86-89)【作者】曾柱深;吴海艋;李淑琴【作者单位】北京信息科技大学计算机学院,北京 100101;北京信息科技大学计算机学院,北京 100101;北京信息科技大学计算机学院,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TP242.6【相关文献】1.仿真机器鱼抢球博弈策略的研究 [J], 杨云;张森;宋要斌;苗新敏;赵玮2.机器鱼2D仿真抢球大作战策略的优化 [J], 滕江;李淑琴;龙海楠3.基于URWPGSim2D仿真平台"抢球博弈"项目的策略分析 [J], 贾晓强; 杜美玉; 王欣浩4.基于半场分配的2D仿真抢球博弈策略 [J], 李浩波;夏洋洋;侯凌燕5.机器鱼2D仿真抢球博弈策略优化 [J], 李浩波;夏洋洋;侯凌燕因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

水中机器人比赛(水球2V2、管道检测)规则

水中机器人比赛(水球2V2、管道检测)规则

水中机器人比赛(水球2V2、管道检测)规则(一)水球2V21. 比赛场地比赛场地为长方形水池,包括两台比赛电脑、一个支架、两个个摄像头,两套球门、两个无线通信模块。

整体示意图如图4.1。

图4.1 全局视觉比赛示意图(1)场地尺寸水池内部矩形区域为最终的有效比赛场地,不包括水池壁及球门架两侧区域,有效比赛场地尺寸为2700 mm ×2000 mm ×300mm(长×宽×高),如图4.2所示。

除了有效比赛场地和球门区域外,机器鱼禁止进入其它任何区域。

比赛场地由组委会统一提供。

图4.2 比赛场地尺寸(2)水深度水深为200--250mm 。

(3)颜色池底和池壁为湖蓝色,球门架为白色。

(4)球门球门由两块“L ”形球门架组成形成,球门架尺寸为800 mm × 150 mm × 150 mm (长×宽×高),如图4.3所示。

形成的球门宽度约为300mm ,球门线距离池壁大约150mm 。

图4.3比赛球门架(5)发球点抢球博弈(1V1)的比赛中只有一个发球点,位于场地中央,称为中心发球点。

发球点是裁判在比赛开始或比赛中断重新开始的情况下放置水球的位置,为防止水球漂移,主裁可以采用湖蓝色球杆将球轻轻固定直至比赛开始。

(6)球门区球门区是指球门线、两球门架短边、池壁所围成的区域。

(7)观众及其他比赛过程中,场地周围1.5m范围内除裁判外不得有观众或队员围观。

除了球门、水球和参赛机器鱼外,比赛场地中不得放入其他任何与比赛无关的设施或干扰物。

2. 水球(1)材料如图4.4,比赛用水球为塑料制的可充气按摩用健康球,充气后直径大约为130mm,颜色为红色,在球中注入一定体积的水,使球悬浮在一个合适的深度(露出约1/5直径的高度便于机器鱼触球),水球由组委会统一提供。

(2)更换水球比赛过程中,若水球损坏,则由裁判决定暂停比赛以及更换水球,并确定重新开始时间。

基于urwpgsim2d仿真平台“抢球博弈”项目的策略分析

基于urwpgsim2d仿真平台“抢球博弈”项目的策略分析
渊1冤 .Net 框架院 Net Framework 3.5 with SPI曰 渊2冤 系统院 Windows XP Professional SP3, Windows
7 及以上系统曰 渊3冤 IDE: Microsoft Visual Studio Team System 2008
Team Suite with SPI, 或 Microsoft Visual Studio 2008 Pro鄄 fessional SPI遥
渊1冤 如图 1 所示袁 让两条机器鱼选两颗蓝色球将其 顶到上方和下方袁 从而实现一鱼带多球袁 如图 2 所示袁 如果机器鱼将中间蓝球带入指定区域袁 或者超过规定的 时间还未将中间的蓝球带入指定区域袁 就直接跳出带球 进框函数袁 此过程的时间约束是为了防止对手将鱼顶入 对方球门而来不及拦截遥
开始
N N
2020.02 109
场队伍得相应分数袁 在一场比赛之内袁 若每个球被多次 顶进同一队伍的目标球门袁 那么只计分一次袁 并不会被 重复计分袁 同时被顶出球门之外也不会扣分遥
渊4冤 当比赛过半之后袁 平台服务端将会自动弹出对 话框提醒双方队伍把控时间袁 同时发出 野Pause冶 指令袁 自动将比赛暂停曰 然后由裁判调节系统之后袁 双方交换 场地袁 换场时双方队伍可重新加载策略袁 换场之后曰 裁 判发 野Continue冶 指令继续比赛遥
基于 URWPGSim2D 仿真平台“抢球博弈“项目的策略分析
贾晓强,杜美玉,王欣浩 (内蒙古工业大学,呼和浩特 010080)
摘 要院 为了妥善处理抢球博弈项目中机器鱼路径规划方面所存在的一系列矛盾问题,从不同层面、不同 维度对基于 URWPGSim2D 仿真平台的“抢球博弈“项目策略展开了深入剖析,旨在筛选出最优策略,进 一步强化机器鱼的绕障能力,在确保高得分率的情况下又可以灵活应变。对比赛环境、比赛平台、比赛内 容及规则进行了详细介绍,对两种完全不同的上半场抢球策略进行逐一分析,总结得出两种策略的得分情 况,综合多方面因素考虑得出优先使用策略 1,并结合实际比赛情况辅之策略 2 的结论。 关键词院 国际水中机器人大赛;URWPGSim2D 仿真平台;抢球博弈策略;机器鱼

基于URWPGSim2D仿真新平台之抢球大作战的策略分析

基于URWPGSim2D仿真新平台之抢球大作战的策略分析
2 0 1 3 . 1 2
3 2 ( 1 2 )
兵 工 自动 化 Or d na nc e I n d us t r y Aut o ma t i o n
・6 7・
基 于 UR WP GS i m2 D仿 真 新平 台之 抢球 大作 战 的策 略 分析
陈 飞 ,范 庆 春
C h e n F e i , F a n Q i n g c h u n
( De p a r t me n t o fC o m pu t e r S c i e n c e& T e c h n o l o g y , He f e i No r ma l U n i v e r s i t y , He f e i 2 3 0 6 0 1 , C h i n a )
的区 域 为 左 边 ( 右边) 队 伍 的 目标 球 门 , 分 别 称 为 左
真 比赛 平 台再 次进 行 了 更 新 ,笔 者 对 新 平 台下 的抢 球 大作战策略进行分 析和研究 。
t h e r e s e a r c h f o c u s e s o n t he t wo a s p e c t s : t h e c o mp e t i t i v e s t r a t e g i e s a n d t h e h e a d i n g b a l l a l g o r i t h m. Th i s r e s e a r c h p r o p o s e d
中图 分 类号 :T P 2 4 2 文 献标 志 码 :A
S n a t c h i n g Ba l l Co mb a t S t r a t e g y An a l y s i s Ba s e d o n URW PGS i m2 D S i mu l a t i o n Ne w Pl a t t e l r i l l

基于2D仿真平台的斯诺克进球策略

基于2D仿真平台的斯诺克进球策略

基于2D仿真平台的斯诺克进球策略作者:杨崇海来源:《科技创新与应用》2017年第15期摘要:近几年机器人技术不断发展,机器鱼也成为这一领域的热门研究对象。

文章介绍了2D仿真平台URWPGSim2D,斯诺克规则,目前常用的策略和算法,以及为了提高机器鱼的速度和效率,提出了策略改进。

关键词:2D仿真;斯诺克;顶球算法前言近年来机器人技术不断发展,科学家们将机器人技术同仿生学结合,便考虑利用机器来模仿鱼。

鱼作为脊椎动物,进化出了超强的水中运动能力,不仅能在拉力游速或爆发游速下实现高机动性,而且能在持久游速下保持低功耗、高效率。

机器鱼的实用性很强,而且已经应用到了多种领域中,如探测水体污染、水下探测、水下救援等。

目前专门开发了一个水中机器人2D仿真比赛平台,用于解决仿真机器鱼和水中机器人比赛项目研发中遇到的困难,是一款实时仿真系统,水下仿真鱼的各个部位的姿态变化、运动状态变化都能模拟出来。

通过机器鱼水球比赛,能很好地测试水下仿真机器鱼的各种运动学理论、水波干扰理论及碰撞检测理论等体系结构,从而更好地促进了水下机器人技术的发展。

1 仿真平台及斯诺克项目简介1.1 平台简介水中机器人水球比赛仿真器2D版(Underwater Robot Water Polo Game Simulator 2D Edition, URWPGSim2D)软件主要作为水中机器人比赛的2D仿真组比赛平台,包括服务端和客户端两大部分。

服务端模拟水中比赛环境,控制和呈现比赛过程及结果,向客户端发送实时比赛环境和过程信息及结果;客户端模拟比赛队伍,加载比赛策略,完成计算决策过程,向服务端发送决策结果。

1.2 开发环境URWPGSim2D采用操作系统Windows XP Professional SP3,Windows Vista或Windows 7,集成开发环境为Microsoft Visual Studio Team System 2008 Team Suite with SP1或 Microsoft Visual Studio 2008 Professional with SP1,使用C#(CSharp) V3.0编译。

仿生机器鱼三维仿真分析

仿生机器鱼三维仿真分析

仿生机器鱼三维仿真分析仿生机器鱼是一种模仿鱼类身体结构和游动方式的机器人,它具有良好的机动性和适应性。

在实际应用中,仿生机器鱼可以用于水下勘察、水下探测和水下救援等任务。

为了提高仿生机器鱼的性能,需要进行三维仿真分析,以评估其运动性能和机械结构的稳定性。

首先,三维仿真分析可以用来研究仿生机器鱼的游动方式。

通过建立仿真模型,可以模拟仿生机器鱼在水中的游动轨迹和姿态变化。

通过对仿真结果进行分析,可以确定最佳的游动策略和运动控制算法,以提高机器鱼的运动效率和稳定性。

其次,三维仿真分析可以用来研究仿生机器鱼的机械结构。

通过建立仿真模型,可以对机器鱼的鱼体结构和鱼尾运动机构进行分析。

通过对仿真结果进行分析,可以确定最佳的机械结构设计,以提高机器鱼的机动性和适应性。

在进行仿真分析时,需要考虑以下几个关键因素:1.流体动力学模拟:仿真模型应该能够准确地模拟水的流动和水与机器鱼之间的相互作用。

可以使用计算流体动力学(CFD)方法来模拟水的流动,以及根据流体动力学模拟结果对机器鱼的运动进行分析。

2.运动控制模拟:仿真模型应该能够模拟机器鱼的运动控制算法,以及根据运动控制模拟结果对机器鱼的运动行为进行分析。

可以使用动力学模拟方法来模拟机器鱼的运动控制算法。

3.结构强度分析:仿真模型应该能够模拟机器鱼在水中的受力情况,以及对机器鱼的机械结构进行强度分析。

可以使用有限元分析(FEA)方法来模拟机器鱼的受力情况,以及对机械结构的强度进行分析。

通过三维仿真分析,可以评估仿生机器鱼的运动性能和机械结构的稳定性,为进一步优化设计提供参考。

同时,仿生机器鱼的仿真模型也可以用于测试新的运动策略和结构设计,以提高机器鱼的性能和适应性。

总之,三维仿真分析是研究仿生机器鱼的运动性能和机械结构稳定性的重要手段。

通过建立仿真模型,可以模拟机器鱼的游动方式和机械结构,对其进行分析和评估,为优化设计提供参考。

仿生机器鱼的仿真分析结果可以用于改进机器鱼的运动控制算法和机械结构设计,以提高其性能和适应性。

仿生机器鱼运动控制算法的研究

仿生机器鱼运动控制算法的研究

仿生机器鱼运动控制算法的研究随着科技的不断进步,越来越多的研究者开始关注仿生学领域,试图将自然界中的生物学特性应用到机器人领域中,以期能够创造出更加智能、更加自适应、更加高效的机械装置。

而在这个领域中,仿生机器鱼无疑成为了研究热点,因为仿造鱼类的动态学特性所设计出的机器人往往能够更加稳定、敏捷地运动,潜在的应用价值也非常广泛。

本文将就仿生机器鱼的运动控制算法进行一定的研究,分析一下目前所存在的问题以及未来的发展趋势。

一、紧密结合仿生学和运动控制为了让机器鱼拥有与自然鱼类相似的运动性能,需要通过紧密结合仿生学和运动控制的手段来进行建模和控制。

一般而言,对于仿生机器鱼的研究,需要采用运动学和动力学模型分析来确定仿鱼机器人的外部运动控制。

而其中最常用的方法是通过将仿鱼机器人建模为一个水力学系统来实现其外部足迹轨迹的控制。

同时,运动控制算法又可以根据仿生机器鱼的流体力学特性进行调整以实现其更加稳定和高效的运动模式。

二、问题分析然而,当前在仿生机器鱼运动控制算法的研究中,一共存在以下几个方面的问题:1.精度不高:目前的控制算法往往无法很好地准确反映仿生机器鱼体内的实际运动特性,导致控制精度的提高有限;2.环境适应性较差:仿鱼机器人在特定运动条件下表现出的动态特性往往受到水流等外界环境的影响,导致其在不同环境中的运动效果不一;3.复杂的结构和动力学:仿鱼机器人的复杂结构以及其内部的复杂动力学模型使其难以进行准确的运动模拟和控制。

三、未来发展趋势和建议为了解决当前问题,未来高水平的仿生机器鱼运动控制算法需要有以下几个方面的改进:1.优化算法:需要不断优化控制算法,提高精度和鲁棒性,在不同环境下都具有很好的运动适应性;2.仿生创新:需要通过不断深入研究自然鱼类的运动学、生理、环境和生态学等方面的特性,进一步优化仿生机器鱼的控制方法;3.模型简化:当前仿生机器鱼的复杂结构和动力学模型成为研究的主要障碍,因此需要寻找更为简洁的模型来描述仿生机器鱼的运动特性,从而使得控制算法更加直观和容易实现。

仿生机器鱼的应用研究

仿生机器鱼的应用研究

仿生机器鱼的应用研究作者:张鹏来源:《决策探索·收藏天下(中旬刊)》 2018年第8期文/张鹏摘要:探讨仿生机器鱼研究的主要技术难点,论述仿生机器鱼在美国及其它国家的应用情况,提出了今后发展仿生机器鱼的看法。

关键词:仿生机器鱼;应用研究一、仿生机器鱼研究的主要技术难点(一)面向海洋测量任务的仿生机器鱼外形优化设计技术仿生机器鱼作为一种海洋移动观测平台,其运动和测量都受海洋环境的影响。

要在现有工作和吸取国内外已有成果的基础上,针对典型海洋动力环境特征,并考虑平台与被测环境的相互作用,进行必要的数模仿真和物模实验,设计既满足测量传感器功能要求又具有良好水动力特性的载体,是要解决的技术难点之一。

(二)浮力驱动单元设计与制造技术浮力驱动单元是一套机电液耦合的液压驱动和体积调整系统,是仿生机器鱼的关键部件,也是技术难点之一。

该单元性能优劣将决定仿生机器鱼的生命,直接影响仿生机器鱼的航程和仿生机器鱼的可控性。

根据我们研制自持式剖面循环漂流浮标的经验,必须严格控制该部件的计算、设计、制造、调试过程,特别要关注皮囊的材质和成形工艺,并努力提高其驱动效率,减少能耗。

(三)仿生机器鱼的运动和姿态控制技术仿生机器鱼的运动和姿态控制性能优劣决定了仿生机器鱼的稳定性、可控性、剖面轨迹的精度以及作业目标能否实现。

仿生机器鱼的运动和姿态控制是在作业程序控制下,由浮力调整、仿生机器鱼的重心与浮心位置调整、水平翼和垂直尾翼产生的水动力变化三者协调工作完成的,而仿生机器鱼的运动和姿态控制系统的功能实现,又与作业海域海洋温、盐、流等动力环境密切相关。

同时,通过远程控制,更换仿生机器鱼的作业程序,改变仿生机器鱼的作业剖面,这在国内海洋监测技术领域还是空白。

因此,仿生机器鱼的运动和姿态控制技术是本项目的技术难点之一。

(四)仿生机器鱼的导航控制技术该项技术研究仿生机器鱼全局路径和局域路径的规划和实施,它决定了仿生机器鱼航行轨迹的跟踪响应能力和准确性。

基于区域划分的抢球博弈策略

基于区域划分的抢球博弈策略

·1·兵工自动化Ordnance Industry Automation2018-03 37(3)doi: 10.7690/bgzdh.2018.03.001基于区域划分的抢球博弈策略郭首亮,夏庆锋,鲍雪婷,张 燕(南京大学金陵学院机器人实验室,南京 210089)摘要:为解决抢球博弈项目中机器鱼路径规划问题,提出一种基于区域划分的抢球博弈比赛策略。

针对该项目的特点,将水池划分为守球区、对战区和盗球区3大区域,通过优先判断水球所处区域,再判断机器鱼所处区域,进而执行相应动作的策略。

实验结果表明:该策略可行性高,简单高效,已成功应用于2016年国际水中机器人大赛中,大大提高了进球效率。

关键词:机器鱼;抢球博弈;区域划分;路径规划;简单高效 中图分类号:TJ6 文献标志码:ABall-scrambling Strategy Based on Area DivisionGuo Shouliang, Xia Qingfeng, Bao Xueting, Zhang Yan(Robot Laboratory , Nanjing University Jinling College , Nanjing 210089, China )Abstract: A strategy based on area division is proposed in order to resolve a route-planning problem persistent inball-scrambling competition. According to features of this program allows us to divide the whole competing pool into three sections-defending, offending and pilfering area. Primarily the ball area, then judge the robot fish area and the robot fish carries out related action strategy. The test results show that the strategy can be implemented, which turns out to be of great efficiency and convenience. This strategy proved to be highly feasible in the International Under-Water Robot Competition serves as the cornerstone of goal scoring.Keywords: robot fish; ball-scrambling competition; area division; route design; simple and efficient0 引言国际水中机器人大赛[1]涉及领域非常广泛,包括机械电子学、传感器信息融合、智能控制、通信、机器视觉、人工智能等。

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仿真机器鱼抢球博弈策略的研究-
摘要:针对国际水中机器人大赛2D仿真项目抢球博弈,提出了一种基于场地区域划分的运球策略。

该策略合理利用比赛场地,进行区域划分,在直线运球时设置多个中间目标点降低了运球误差,以及在狭窄区域利用仿真机器鱼的身体、鱼鳍和鱼尾等鱼体各部位进行运球。

此策略避免了因鱼体与场地边缘相互作用而导致的失真现象,提高了进球效率。

关键词:机器鱼;2D仿真;区域划分;运球策略
一、前言
近年来,随着仿生学和机器人技术的发展,仿生机器人取得了很大的进步。

鱼类在游动的时候具有高推进效率和机动性、低噪声、高隐蔽性等优点[1],这些优点引发了研究鱼类的运动机理和开发仿鱼类水中机器人的热潮。

URWPGSim2D仿真平台提供了一种仿生机器鱼的实时仿真系统,它可以模拟仿生机器鱼的游动规律和位姿变化,验证仿生机器鱼协作算法与执行任务的策略。

在此基础上,国际水中机器人联盟组织了国际水中机器人大赛,并设立2D仿真项目。

抢球博弈是在URWPGSim2D仿真平台版本更新后新增的2D仿真项目,任务较为复杂,对抗性强,尤其是系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况,导致了鱼体坐标和位姿的跳变[2],使仿生机器鱼对水球的控制难度提高了很多。

此项比赛目前还没有优势较为明显的策略,因此本文提出了一种基于比赛场地区域划分的仿真机器鱼运球策略以解决这些问题。

二、抢球博弈比赛平台简介
2D仿真抢球博弈比赛平台是URWPGSim2D仿真平台中的一个对抗类比赛项目。

它由两支队伍参与,每支队伍有2条仿生机器鱼,初始状态时呈对称分布在左、右半场,场中共有9个仿真水球,3个蓝色水球(编号为0、1、2,每球各3分)位于场地正中央,2个红色水球(编号为7、8,每球各2分)位于场地中线上下方,4个紫色水球(编号为3、4、5、6,每球各1分)位于场地四角。

左、右各有一个球门,在初始状态时,各队球门都在其身后,通过计算10分钟内机器鱼的进入己方球门的所有球对应的总分判定胜负,分数高者获得胜利。

比赛场地、仿真机器鱼编号及水球编号如图1所示。

三、比赛场地区域划分
在此项比赛中,参赛队伍一般倾向于通过确定目标点与水球的位置,使鱼体、水球和目标点的方向达成一线,通过鱼头的顶点顶球达到进球得分的目的。

具体来讲,当比赛计时开始后,仿真机器鱼以最大速度游到蓝色3分球后方,运行基本的直线运球策略,使水球向己方球门两侧运行;如果出现对方机器鱼与己方机器鱼争抢水球时,运行抢球策略。

当篮球进入球门后,再将红色2分球运回球门,最后运输离球门最近的紫色1分球。

但是相对于场地中央的宽阔区域,球门后方及靠近场地边缘的区域比较特殊,这些区域由于系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况,使得鱼体难以控制。

如在这些特殊区域使用全程直线的运球方式,将很难实现平稳运球,从而造成较多的时间浪费。

将比赛场地进行划分并分别选择运球策略,并结合仿真机器鱼的游动特点和身体形状,对鱼的运球及进球策略进行规划是非常有必要的。

抢球博弈的比赛场地由于球门居中设置在场地内,使其复
杂程度有所提升。

本文将其分为5个区域:中央区、球门区、球门前缓冲区、目标点设置区、对方球门区。

每个区域有各自的作用,对应着不同的运球策略。

(1)中央区:此区域空间广阔,无障碍物,双方机器鱼争夺水球。

(2)球门区:水球进入此区域即可获得相应分数。

(3)球门前缓冲区:此区域进球容易,但非常狭窄,障碍物较多,鱼体与场地边缘相互作用易产生失真现象。

(4)目标点设置区:此区域可设置中央区的运球目标点,使水球靠近己方球门。

(5)对方球门区:水球进入此区域后,我方争夺非常困难,对方易得分。

四、仿真机器鱼运球策略
在运球过程中,由于仿真平台的原因,每当鱼体靠近场地边缘时总会出现失真现象,使得鱼体反复调整自身位姿,从而严重影响仿真机器鱼的运球过程。

因此,在宽阔区域和场地边缘应该考虑不同的运球策略以达到高效进球的目的。

具体可以分为以下三种情况。

1.当水球在比赛场地的中央区,采用直线运球是最简单快捷、高效的方法,即通过头部顶球使球到达靠近己方球门的目标点设置区。

然而当目标点较远时,由于随机水波的影响,很容易在运球过程中产生方向角度的偏差,从而导致运球路径的加长。

这里可以在较远的目标点和仿真机器鱼之间建立数个距离较短的中间目标点,从而缩小单次的运行路径,提高运球准确性。

2.当水球在中央区和目标点设置区,当球靠近场地边缘时,为防止仿真机器鱼鱼体与边界相互作用产生失真现象,可以利用
鱼鳍侧身运球[3],提高运球的平稳性,仿真机器鱼利用鱼鳍侧身运球进入球门前缓冲区的过程如图3所示。

利用鱼鳍侧身运球的实现过程如下:
Step1:当球靠近墙体时改原先球上的击球点为另外的目标点以达到斜体运球的目的,可将目标点设为:xna,Vector3 Point = new xna,Vector3(fishes[1].PositionMm.X+N,0,fishes[1].PositionMm.Z+M),M、N为常数。

Step2:通过改变M、N的数值来控制鱼体倾斜游动的角度。

Step3:通过调用机器鱼游动函数Dribble达到控制鱼体顶球的目的。

3.当水球由目标点设置区运输到球门前缓冲区时,由于球门后的空间狭小,仿真机器鱼运球时容易与场地边缘相互作用造成失真现象,鱼体不受控制地在同一地点反复调整角度和位姿,较为浪费时间。

为了避免此现象,本文提出一种在球门后方狭窄区域直接击球入球门的算法,即通过判断鱼体相对于球的位置来选择进球方式,在旋转鱼体的过程中利用仿真机器鱼的身体和尾巴扫球进门,过程如图4所示。

利用身体和尾巴扫球的实现过程如下:
Step1:当鱼与球同时出现在目标点设置区时,以球门前缓冲区内一点为目标点,使球运向球门后的中间区域。

Step2:当球中心超过横线进入框体内侧时,判断鱼体中心与球中心的距离。

Step3:当此距离大于300时,按照直线顶球策略,将球运向目标点;当此距离小于300时,判断鱼体是在球体的左侧还是右侧。

当鱼体在球右侧时,执行以目标点在其左上方60°为目标点的直线顶球策略,直到球进框计数得分;当鱼体在球左侧时,
使鱼体逆时针旋转,由于鱼体与球相距距离较小,球会向球门方向扫去,这样避免了由于框内空间狭小而出现失真的现象,同时增加了鱼体右侧的活动范围。

五、结论
本文针对国际水中机器人大赛2D仿真新增项目抢球博弈提出了新的运球策略。

在充分考虑了比赛场地地形和因鱼体与场地边缘相互作用而导致的失真现象的基础上,对比赛场地进行了区域划分,提出了设置多个中间目标点的直线运球策略,以及在狭窄区域利用仿真机器鱼的身体、鱼鳍和鱼尾等鱼体各部位进行运球的运球策略。

通过多次的实验验证,与全场直线运球策略相比,本策略在规定时间内的进球数目有明显提升。

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