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共34页第1页RoboCupInnerSoccer框架网络工程专业郭锋（099074356）指导教师程泽凯副教授摘要RoboCupInnerDoorSoccer仿真室内足球是一项利用计算机模拟机器人进行足球比赛的比赛项目。它是由Robocup仿真平台开发小组制定的标准比赛软件平台改造而来，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。由于避免了现实物理环境和当前机器人制造技术的限制，仿真机器人足球主要把研究重点放在球队的高级功能的研究上，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。本毕业设计基于安徽工业大学人工智能实验室2D仿真组的众多资源与经验，在Linux平台下搭建RoboCupInnerDoorSoccer室内足球的结构框架，实现了5人制足球的多智能体合作-决策，并进行初步有效的测试。关键词：人工智能；多智能体；Robocup；仿真足球；Linux共34页第2页AbstractInnerDoorSoccerisacomputerrobotsoccersimulationgame.ItisbasedontheRobocupsimulationplatformdevelopmentteam’sversionwhichhavebeendevelopedasastandardsoftwareplatformforcontrol,communications,sensingandhumanperformancethathasitslimitsinreality.Byavoidingtherealityofthephysicalenvironmentandthecurrentrobotmanufacturingtechnicallimitations,simulationrobotsoccerteammainlyfocusedonthestudyofsomeadvancedfeatures,includingdynamicmulti-agentcollaborationinuncertainenvironment,real-timereasoning-planning-decision-making,machinelearningandsoon.Theyareallhotissuesinartificialintelligencecurrent.ThedesigntakesadvantageofAnhuiUniversityArtificialIntelligenceLaboratorysimulation2Dteam.FrameworkisbuiltintheLinuxplatformandhaveachievedfive-a-sidefootballsimulation,multi-agentcooperation-makingandhavebeenfullytested.KeyWords：ArtificialIntelligence；Multi-Agent；Robocup；SimulationSoccer；Linux共34页第3页1绪论1.1课题背景InnerDoorSoccer室内足球是基于RoboCup中的仿真2D项目，于今年在伊朗公开赛中首次作为挑战项目首次出现。RoboCup（RobotWorldCup）联盟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。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。目前RoboCup仿真2D项目国际赛事自从1997年起已举办16场，历史赛事记录如下表格1.1：表格1.1RoboCup世界杯仿真2D历史记录时间第一名第二名第三名1997ATHumboldt,GermanyAndhill,JapanISIS,USA1998CMUnited,USAATHumboldt,GermanyWindmillWanderer,TheNetherlands1999CMUnited,USAmagmaFreiburg,GermanyEssexWizards,UK2000FCPortugal,PortugalBrainstormers,GermanyATTCMUnited,USA2001TsinghuAeolus,ChinaBrainstormers,GermanyFCPortugal,Portugal2002TsinghuAeolus,ChinaEverest,ChinaBrainstormers,Germany2003UvATrilearn,TheNetherlandsTsinghuAeolus,ChinaBrainstormers,Germany2004STEP,RussiaBrainstormers,GermanyMersad,Iran2005Brainstormers,GermanyWrightEagle,ChinaTokyoTechSFC,Japan2006WrightEagle,ChinaBrainstormers,GermanyRi-one,Japan2007Brainstormers,GermanyWrightEagle,ChinaHELIOS,Japan2008Brainstormers,GermanyWrightEagle,ChinaHELIOS,Japan共34页第4页2009WrightEagle,ChinaHELIOS,JapanOxsy,Romania2010HELIOS,JapanWrightEagle,ChinaOxsy,Romania2011WrightEagle,ChinaHELIOS,JapanMarliK,Iran2012HELIOS，JapanWrightEagle,ChinaMarlik,IranRoboCup中的仿真2D模拟的是标准的现实11人制足球，而InnerDoorSoccer室内足球则是现实中的室内5人制足球。作为标准足球赛的一个分支，InnerDoorSoccer室内足球的理论同样是基于多智能体理论，研究人员同样致力于对RoboCup发展作贡献。1.2研究意义1997年，在国际最权威的人工智能系列学术大会—第15届国际人工智能联合大会（IJCAI-97）和第一届世界杯在日本名古屋举行。该次会议中，足球被正式列为人工智能领域的一项挑战，机器人足球RoboCup的最终目标是：到21世纪中叶，一支完全自治的人形机器人足球队应该能在遵循国际足联正式规则的比赛中，战胜最近的人类世界杯冠军队。这个目标是人工智能与机器人学今后50年的一个重大挑战。从目前的技术水平看来，这个目标可能是过于雄心勃勃了。但提出这样的长期目标并为之而奋斗是非常有必要的。从莱特兄弟的第一架飞机到阿波罗计划将人类送上月球并安全返回地球只花了50年。同样，从数字计算机的发明到深蓝击败人类国际象棋世界冠军也只花了50年。可以预见到，建立人形机器人足球队也需要大致相当的时间及很大范围内研究人员的极大努力，这个目标是不能在短期内完成的。RoboCup主要有足球比赛（RoboCupSoccer)-技术挑战、营救比赛（RoboCupRescue)-实践应用、青少年比赛（RoboCupJunior)-下一代教育三大项，足球比赛（RoboCupSoccer)包括仿真组（SimulationLeague）、小型组（SmallSizeRobotLeague）、中型组（MiddleSizeRobotLeague）、四腿组（SonyLeggedRobotLeague）、类人组（HumanoidLeague）其中仿真组（SimulationLeague）项目是参赛历史最久，参赛队（人）最多的项目之一，具有较大的影响力。目前仿真2D项目主要是采用11人制的赛制，与现实标准室外足球足球规则相符。InnerDoorSoccer室内足球采用5人制，作为RoboCup仿真2D项目的一个重要分支，必将直接贡献于RoboCup的发展，为人工智能领域的研究作贡献。1.3课题基础本毕业设计的众多资源与支持直接来源于安徽工业大学计算机学院人工智能实验室YuShan仿真2D组。YuShan仿真2D机器人足球队成立于2009年，隶属于安徽工业大学计算机学院人工智能研究室,同年参加RoboCup中国公开赛和安徽省第一届机器人大赛。在中国共34页第5页科技大学和合肥工业大学大力帮助下，YuShan队从中吸取了大量有益的经验。2010年，YuShan队在中国公开赛中获得第6名，安徽省第二届机器人大赛中获得第5名。2011年，YuShan远程参加伊朗公开赛并获得第12名，中国公开赛获得第6名，安徽省第三届机器人大赛亚军。2012年，YuShan队成功入围第16届RoboCup世界杯决赛圈并取得第7名，安徽省第四届机器人大赛冠军。2013年远程参赛获得伊朗公开赛季军。1.4章节安排以下是章节内容的简单介绍：第一章对课题背景、基础及研究意义做简要阐述；第二章对开发的系统环境、编译工具及环境、其它使用工具的做简单介绍；第三章对RoboCupInnerDoorSoccer室内足球的一些规范作介绍；第四章对RoboCupInnerDoorSoccer室内足球框架结构、模块组成作阐述；第五章对RoboCupInnerDoorSoccer室内足球实现步骤作分析；第六章对开发及使用过程中的辅助技术如脚本与Makefile的简介；第七章对相关调试技术作一些介绍，以及一些遇到的异常的处理方法；第八章展示一些运行效果图；论文末尾为对本次毕业设计作简要总结并对在实现过程中给予我帮助的人作感谢；同时，本文结束处标注出参考文献。共34页第6页2开发环境2.1系统环境仿真2D项目的开发及运行环境是Linux。Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。目前我们开发、编译、运行使用的Linux版本是Ubuntu10.04.4的32位版本。2.2编译环境及依赖本项目当前使用开源编译套件gcc的4.4.3版本，Ubuntu下球队基本开发环境可用以下命令快速安装：sudoapt-getinstallbuild-essentiallibboost-dev-all说明：由于程序涉及一些libbooostC++库，因此添加安装libboost库。2.3其他通用工具InnerDoorSoccer的发起小组提供了三个标准平台软件：server:组织个球员程序进行比赛，标准规则判定等；monitor:比赛信息可视化的一个工具，基于Qt库；logplayer:比赛信息可视化的一个工具，同时可用于分析、观看由server生成的比赛log，基于Qt库。其中server依赖flex及bison，monitor与logplayer依赖Qt库，因此编译上面三个软件前需先安装必要软件，Ubuntu下可参考命令：sudoflexbisonlibqt4-devlibaudio-devlibxt-devliboobs-1-devlibxrender-devlibfreetype6-de