机器人足球实验报告.docx
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机器人足球实验报告
1．课程设计分析
1．1课题要求
（1）了解5Vs5机器人足球仿真比赛平台及其策略。
（2）在C语言编程环境下，完成策略的编写和调试。
（3）运用所写的程序进行足球机器人比赛，并在比赛中完善所写的策略。
1．2编写目的
通过对机器人足球仿真这一课程设计的了解，设计，编写和调试，实现足球策略在机器人上的优化应用，使己方机器人仿真足球队在比赛中获胜。
最终达到能熟练运用C语言程序设计知识解决实际问题，实现具体目标的目的，并初步掌握工程化项目化软件开发的方法及过程。
1．3背景
机器人足球如今已为越来越多的人所关注。
其国际认可的比赛按机器人可分为三大类：
大中型机器人足球实物组比赛，微型机器人足球实物组比赛，机器人足球仿真组比赛；按数量分可分为：
3vs3，5vs5，11vs11等。
机器人足球仿真5vs5组比赛是在国际认可的同一平台TheRobotSoccerSimulatorDirector8.5上运行各队的策略，从而实现比赛的目的。
而其策略是基于VisualC＋＋编写的，只要掌握了C语言课程设计的知识就可以实现策略的编写。
2．用户手册
2．1运行环境要求
•PentiumIII600MHz
•256megabytesofram
•TNT23dGraphicsacceleratorwith32megabytesofram
•24xCD-ROM
•Screenresolutionof800x600
•16bitSoundcard
•MicrosoftWindows98
•DirectX8.0
•10megabytesoffreeharddrivespace
•Director8.5
•VisualC++6.0
2．2使用方法
•将包含源代码的工程文件用VisualC++5.0以上版本打开，编译（快捷键F7），链接生成动态链接库。
•把生成的动态链接库文件复制到C:
\Stratege\blue目录下。
并更具需要更换文件名称。
•打开5Vs5平台程序，将文件名称输入到STRATEGIES目录下的Blue栏中，再用鼠标单击Lingo把链接状态更改为C++，然后在点击Send选项。
链接文件过程完成。
•在右侧的工具栏中，点击STARE，开始比赛。
•如需进一步了解该软件的用法，单击右下角HELP选项。
2．3注意事项
•本文中所提供的策略程序，只能在蓝队（右队）中使用。
3.系统设计
3．1程序预期功能
实现进攻防守两大功能的合理灵活的切换；通过实现快速反应，精确定点定向移动，路线优化设计等方法实现高效进攻和防守。
3．2功能模块的划分
4．详细设计及算法
4．1进攻的详细设计及算法
（1）当球在对方半场时为进攻模式1
主攻1：
当球接近对方禁区时，在对方球门罚球区守侯，伺机射门；否则辅助助攻球员进攻。
主攻2：
当球接近对方禁区时，在对方球门大禁区一侧守侯，伺机射门；否则辅助助攻球员进攻，控球。
助攻1：
控球，将球带进对方禁区，辅助主攻机器人进攻。
助攻2：
在助攻1机器人后方适当位置定点，随时接应助攻1机器人。
守门员：
调整位置到初始位置
（2）当球在我方半场且不由对方控球时为进攻模式2
主攻1：
控球，将球带进对方禁区，辅助主攻机器人进攻。
主攻2：
在助攻1机器人后方适当位置定点，随时接应助攻1机器人。
助攻：
准备进入对方半场并寻找有利攻击位置。
防守：
定位到球与我方球门之间的适当位置，随时准备截球。
（3）另外一套进攻方案：
每个机器人都作为一个独立的实体，分别进行判断：
机器人1：
当球在对方半场大禁区线外时，追球；当球在对方半场大禁区线内上方时，留守下方，准备接反弹出来的球；当球在对方半场大禁区线内下方时，留守中间，伺机射门。
机器人2：
当球在对方半场大禁区上下方时，将球传向门前；当球在对方大禁区和中场线之间时，控球，将球带向球门。
机器人3：
。
始终追球
机器人4：
当球在对方半场大禁区线外时，追球；当球在对方半场大禁区线内上方时，留守中间，伺机射门；当球在对方半场大禁区线内下方时，留守上方，准备接反弹出来的球。
4．2防守的详细设计及算法
当球在我方半场且对方控球时为防守模式
主防：
定位到球前方截球，使球向对方半场移动。
助防：
定位到球与球门之间的适当位置截球，协助主防和守门员。
后卫1：
定位到球门前适当位置做好截球接应准备。
后卫2：
定位到球门前适当位置做好截球接应准备。
守门员：
开始就自行运动到如图所示位置，这样可借助球门柱防止守门员因惯性偏离球门，可大大提高其运动速度，并可减少与其他队员的碰撞。
不足之处在于因碰撞而姿态变化后调整空间较小。
（1）当球在图中所示阴影内时，守门员的Y坐标尽量与球保持一致，当球坐标在球门范围外时，守门员保持在离球最近位置侯球。
（2）当球在图中所示阴影内时，守门员进入积极防守状态。
积极防守状态按球的方向和位置不同分四种状态：
（1）球的运动方向指向球门，此时守门员应位于球的运动方向上，阻截球的运动。
（2）球的运动方向背离球门。
此时守门员应位于球与两门柱连线夹角的角平分线方向上，为下一次截球作准备。
（3）在图示情况下，守门员的Y坐标尽量与球保持一致，当球坐标在球门范围外时保持,球门内时运动。
（4）当球在如图虚线内运动时,守门员与球相反运动,以把球撞出.
4．3数据结构
机器人球员的数据（Vector3Dpos表示机器人的三维坐标；rotation表示机器人的方向；velocityLeft表示机器人的左轮速度，velocityRight表示机器人的右轮速度；）
typedefstruct
{
Vector3Dpos;
doublerotation;
doublevelocityLeft,velocityRight;
}Robot;
对方机器人（成员意义同上）
typedefstruct
{
Vector3Dpos;
doublerotation;
}OpponentRobot;
总的环境参量结构
（home[PLAYERS_PER_SIDE]表示我方几号机器人；opponent[PLAYERS_PER_SIDE]表示对方几号机器人；currentBall表示当前球的位置，lastBall表示上个周期球的位置，predictedBall表示下个周期球的位置，用来预测球下个周期位置；fieldBounds表示场地边界坐标，goalBounds表示球门边线坐标；gameState表示比赛状态，whosBall表示球的掌控状态，*userData预留给用户的数据指针）
typedefstruct
{
Robothome[PLAYERS_PER_SIDE];
OpponentRobotopponent[PLAYERS_PER_SIDE];
BallcurrentBall,lastBall,predictedBall;
BoundsfieldBounds,goalBounds;
longgameState;
longwhosBall;
void*userData;
}Environment;
4．4程序流程
4．5函数说明
基本动作
voidPredictBall（Environment*env）;
预测球的位置，单步预测，运用微量调节。
入口参数：
环境参量。
voidVelocity（Robot*robot,doublevl,doublevr）;
将响应产生的机器人速度写入系统参量中，即引发机器人运动。
入口参数：
机器人指针，左轮速度，右轮速度。
voidAngle1（Robot*robot,intdesired_angle）;
使机器人转到预定角度。
入口参数：
机器人指针，预定角度。
voidAngleOfPosition（Robot*robot,doublex,doubley）;
使机器人转某一角度，指向特定点。
入口参数：
机器人指针，特定点横坐标，特定点纵坐标。
以下函数有方向性,基于以上的基本动作
voidNormalGame_Right（Environment*env）;
右队总策略。
入口参数：
环境参量。
voidDefender_Right（Environment*env）;
voidDefend1_Right（Environment*env）;
voidDefend2_Right（Environment*env）;
voidDefend_Right_py（Environment*env）;
右队防守策略。
入口参数：
球员指针，环境参量。
voidDefence1_Right（Robot*robot,Environment*env）;
右队防守策略。
入口参数：
球员指针，环境参量。
voidGoalKeeper_In_Right（Robot*robot,Environment*env）;
右队守门员策略。
入口参数：
球员指针，环境参量。
新加入的策略
voidKick（Environment*env,Robot*robot,doubleaim_angle）;
基本动作，绕到球后方，带球运动到对方球场。
入口参数：
环境参量，球员指针，目标角度。
voidPosition1_cz（Robot*robot,doublex,doubley）;
移动到预定点，这是整个程序最重要的底层函数基础。
入口参数：
球员指针，预定点横坐标，预定点纵坐标。
voidPosition_py（Robot*robot,doublex,doubley）;
移动到预定点，无速度衰减。
入口参数：
球员指针，预定点横坐标，预定点纵坐标。
voidAttack_cz1（Robot*robot,Environment*env）;
voidAttack_hx（Robot*robot,Environment*env）;
机器人攻击策略。
入口参数：
球员指针，环境参量。
voidShoot_Right_cz（Robot*robot,Environment*env,doubleaimx,doubleaimy）;
射门函数，这是进攻中最重要的底层函数基础，引导机器人相指定点射门。
入口参数：
球员指针，环境参量，指定点横坐标，指定点纵坐标
voidGoalkeeper_right_hx（Robot*robot,Environment*env）
根据球的运动轨迹，预计球将到达球门的位置，移动到该点截球。
入口参数：
球员指针，环境参量。
voidGoalkeeper_Right_py2（Robot*robot,Environment*env）
快速反应，在球的运动方向上拦截。
入口参数：
球员指针，环境参量。
5．总结
5．1存在的不足
（1）定位函数在Shoot时，击球定位的过程中精度很低，有时会丢球。
（2）精确到点的位置函数还有待进一步改善，现阶段在实现时还有一定的误差，有一定的振荡现象。
（3）守门员角度校正函数还有待改善，现阶段其实现角度校正时不分前后，导致守门员有时遭碰撞后复位前后相反，不能很好防守。
5．2我们的体会
我们的程序，建立在稳定、快速的底层函数中，并且在强大有效的上层策略分配下，结合动态分配角色技术，组织成为一支能与正式比赛队相抗衡的仿真机器人足球队。
另外，改进了现有的定位运动函数，使我方进攻、防守的整体性能大幅提高；自行编写射门函数，使机器人具备智能射门攻击能力；采用了动态分配技术，对高效进攻进行了有益的尝试；新增了机器人“独立思考－综合攻防”的新思路，为今后高级智能化足球机器人进行了一次超前并且大胆的尝试。
同时，我们也有一些策略与功能未能付诸实现，如利用一阶微分量来精确控制下车的运动没有实现；在动态分配角色时，还只是逐次刷新分配，没有保证角色连续性的算法；守门员程序还没有做好精确有效的纵向运动的专用底层程序。
小组在熟悉C++界面、学习现有代码、尝试编写、正式编写、组合调试的各个过程中，相互交流、帮助，各自充分发挥自己的长处，最后让我们小组在并不很长的时间内很好的完成了课题任务。
我们最大的收获还在于，在实际编写中领悟模块化思想，在实际的合作中体会编程规范性的重要性，由此建立起的工程学意识将使我们受益终生。
大家在一起的这段时间中，团队的有机合作让我们在看似繁琐、枯燥的过程中不仅收获了知识，更收获了快乐。
我相信这次的课程设计的完成并不是终点，而是一个新的起点，在这个起点上，我们会更加努力的学习与实践，让自己更加优秀。
6．程序代码（只给出部分）
//Strategy.cpp:
DefinestheentrypointfortheDLLapplication.
//
#include"stdafx.h"
#include"Strategy.h"
#include
#include
#definesquare（a）（（a）*（a））//求平方
#defineleng（a,b,c,d）sqrt（square（（a）-（c））+square（（b）-（d）））//自定义函数，求两点间距离
BOOLAPIENTRYDllMain（HANDLEhModule,
DWORDul_reason_for_call,
LPVOIDlpReserved
）
{
switch（ul_reason_for_call）
{
caseDLL_PROCESS_ATTACH:
caseDLL_THREAD_ATTACH:
caseDLL_THREAD_DETACH:
caseDLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
returnTRUE;
}
constdoublePI=3.1415923;
charmyMessage[200];//
voidPredictBall（Environment*env）;
voidGoalie1（Robot*robot,Environment*env）;
voidNearBound2（Robot*robot,doublevl,doublevr,Environment*env）;
voidAttack2（Robot*robot,Environment*env）;
voidDefend（Robot*robot,Environment*env,doublelow,doublehigh）;
//bymoonat9/2/2002
voidMoonAttack（Robot*robot,Environment*env）;
//justfortestingtocheckwhetherthe&env->opponentworksornot
voidMoonFollowOpponent（Robot*robot,OpponentRobot*opponent）;
voidVelocity（Robot*robot,intvl,intvr）;
voidAngle（Robot*robot,intdesired_angle）;
voidPosition（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidAngle1（Robot*robot,intdesired_angle）;
voidAngleOfPosition（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidPosition1（Robot*robot,doublex,doubley）;
boolPosition2（Robot*robot,doublex,doubley）;
boolGoaliePosition（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidDefence1_Right（Robot*robot,Environment*env）;
voidDefender_Right（Environment*env）;
voidDefend1_Right（Environment*env）;
voidDefend2_Right（Environment*env）;
voidDefend_Right_py（Environment*env）;
voidPosition1_cz（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidDefend（Robot*robot,Environment*env,doublelow,doublehigh）;
voidDefence1_Right（Robot*robot,Environment*env）;
voidPosition1_cz（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidPosition0_cz（Robot*robot,doublex,doubley）;
voidGoalKeeper_In_Right（Robot*robot,Environment*env）;
voidKick（Environment*env,Robot*robot,doubleaim_angle）;
voidAttack_cz1（Robot*robot,Environment*env,doublex,doubley）;
voidShoot_Right_cz（Robot*robot,Environment*env）;
voidAttack1（Robot*robot,Environment*env）;
voidAttack3（Robot*robot,Environment*env）;
voidAttack4（Robot*robot,Environment*env）;
voidshoot（Robot*robot,Environment*env）;
voidpass（Robot*robot,Environment*env）;
voidNormalGame_Right_wl（Environment*env）;
voidGoalkeeper_right_hx（Robot*robot,Environment*env）;
voidGoalkeeper_Right_py2（Robot*robot,Environment*env）;
voidKick（Environment*env,Robot*robot,doubleaim_angle）;
voidDefend1_Right（Environment*env）;
voidshoot_1（Robot*robot,Environment*env）;
voidcloseto（Robot*robot,Environment*env）;
voidKick（Environment*env,Robot*robot,Vector3DToPos）;
void__cdeclodprintf（constchar*format,...）;
voidDefence1_Right1（Robot*robot,Environment*env）;
extern"C"STRATEGY_APIvoidCreate（Environment*env）
{
//allocateuserdataandassigntoenv->userData
//eg.env->userData=（void*）newMyVariables（）;
}
extern"C"STRATEGY_APIvoidDestroy（Environment*env）
{
//freeanyuserdatacreatedinCreate（Environment*）
//eg.if（env->userData!
=NULL）delete（MyVariables*）env->userData;
}
extern"C"STRATEGY_APIvoidStrategy（Environment*env）
{
//thebelowcodesarejustfordemonstrationpurpose....don'ttakethisseriouslyplease.
inttestInt=100;
intk;
switch（env->gameState）
{
case0:
//default
MoonFollowOpponent（&env->home[1],&env->opponent[2]）;
MoonFollowOpponent（&env->home[2],&env->opponent[3]）;
MoonFollowOpponent（&env->home[3],&env->opponent[4]）;
Position（&env->home[3],env->currentBall.pos.x,env->currentBall.pos.y）;
MoonAttack（&env->home[3],env）;
NormalGame_Right_wl（env）;
if（env->currentBall.pos.x<20）
{
Kick（env,&env->home[3],30）;
}
if（env->currentBall.pos.x<21）
{
shoot（&env->home[1],env）;
}
Position2（&env->home[2],env->currentBall.pos.x,env->currentBall.pos.y）;
if（env->currentBall.pos.x>79）
{
Defend1_Right（env）;
GoalKeeper_In_Right（&env->home[2],env）;
}
if（env->currentBall.pos.x>78）
{
Defend2_Right（env）;
Goalkeeper_right_hx（&env->
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