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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 SoccerServer24

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 Client38

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 Coach43

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 CMU45

3.1.2 FC Portugal46

3.1.3 TsinghuAeolus48

3.1.4 Karlsruhe Brainstrormers49

3.1.5 UVA50

3.1.6 WrightEagle51

3.1.7 Hellios51

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WorldModel102

5.3.2根据视觉感知信息更新WorldModel104

5.3.3根据听觉感知信息更新WorldModel108

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FastKick128

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 Perceptor170

8.3.2 Hear Perceptor171

8.3.3 GameState Perceptor171

8.3.4 GyroRate Perceptor172

8.3.5 ForceResistance Perceptor172

8.3.6 Joint Perceptor172

8.4效应器173

8.4.1 Say Effector173

8.4.2 Beam Effecfor173

8.4.3 Joint Effector173

8.4.4 Create Effector174

8.4.5 Init Effector174

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 KDevelop196

5.2 Anjuta197

5.3 NetBeans197

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1203

实验3 Demeer5基本动作2205

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