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Koordination von Fußballrobotern
Maximilian Graf und Markus Stoicsics
Juli 2007Universität Ulm
Weltmeister 2007
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Max Graf & Markus Stoicsics 2
Inhaltsverzeichnis
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik
Max Graf & Markus Stoicsics 3
Einführung
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik
Max Graf & Markus Stoicsics 4
Einführung
Roboter – Intelligent oder autonom?
Warum Fußball?
Max Graf & Markus Stoicsics 5
Einführung
Das Ziel der Forscher:
„By the year 2050, develop a team of fully autonomous humanoid robots that can win against the human world soccer champion team.”
Max Graf & Markus Stoicsics 6
Sensorverarbeitung / Objekterkennung
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung
– Umgebung erfassen – Bildverarbeitung
Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik
Max Graf & Markus Stoicsics 7
Sensorverarbeitung / Objekterkennung
Striktes Reglement
„Vertraute Umgebung“
Max Graf & Markus Stoicsics 8
Sensorverarbeitung / Objekterkennung
Bilderkennung– Schwierigkeiten beim erkennen
Ressourcenschonende
Erkennung
Max Graf & Markus Stoicsics 9
Sensorverarbeitung / Objekterkennung
Scanlines– Zusammenfassen der
Farben für verkürzte Zugriffszeit
Beschränkung der Farben
Speicherbedarf
Umrechnung der 2D Koordinaten in „eigene“.
Max Graf & Markus Stoicsics 10
Das Weltmodell
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell
– Probleme bei der Lokalisierung – Selbstlokalisierung– Mitspieler/Gegnermodellierung– Ballmodellierung
Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik
Max Graf & Markus Stoicsics 11
Das Weltmodell
Weltmodell was ist das überhaupt?
– Datenaufbereitung und Verteilung– Ballposition– Strategieerkennung
Max Graf & Markus Stoicsics 12
Das Weltmodell
Kommunikation auf lokaler Ebene– Nahbereichsaktionen (Dribblen)– Keine Messungen anderer Roboter
Kommunikation auf globaler Ebene– Strategie (Verhaltensweise) Untersuchen und beweisen– Informationen aller Roboter
Max Graf & Markus Stoicsics 13
Das Weltmodell
Probleme bei der Lokalisierung– Trotz nahezu eindeutige Umgebung
Kamera Allgemeine Störungen Lichtverhältnisse
– Abhilfe durch Objekttracking Algorithmen
Max Graf & Markus Stoicsics 14
Das Weltmodell
Selbstlokalisierung– Lokalisierung durch Umgebung– Probleme durch nicht einheitliche Formen– Sichtwinkel– Formkalibrierung fremder Roboter
Max Graf & Markus Stoicsics 15
Das Weltmodell
Mitspieler/Gegnermodellierung– Bewegung des Gegner– Abfragen über Weltmodell ob Roboter Gegner
oder Mitspieler– Strategische Lokalisierung
Max Graf & Markus Stoicsics 16
Das Weltmodell
Ballmodelierung
– Position– (Noch) Farbe– Torschußerkennung
Max Graf & Markus Stoicsics 17
Das Weltmodell
Jeder Roboter ist autonom
Kommunikation
Rollenverteilung über Weltmodell
Globales Weltmodell – Der Coach
Max Graf & Markus Stoicsics 18
Verhaltenssteuerung
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung
– Der „Coach“– Taktisches Verhalten/Spielzüge
Zukunftsmusik
Max Graf & Markus Stoicsics 19
Verhaltenssteuerung
Taktisches Verhalten/Spielzüge
Max Graf & Markus Stoicsics 20
Verhaltenssteuerung
Der „Coach“
- Zentrale Einheit im Team
- Verfügt über alle Informationen
- Steuert die einzelnen Spieler
- Verwaltet das globale Weltenmodell
Max Graf & Markus Stoicsics 21
Verhaltenssteuerung
Aufbau eines Coachs
- Assistant Coach- Filtert Informationen- Gibt Gegnermodell weiter- Gibt Spielstatistiken weiter
- Prinzipal Coach-Arbeitet Taktiken aus-Gibt entsprechende Anweisungen
Max Graf & Markus Stoicsics 22
Verhaltenssteuerung
Die „coach unilang, a standart language for coaching (Robo)Soccer teams“
Max Graf & Markus Stoicsics 23
Verhaltenssteuerung
- Kombiniert „high-level“ mit „low-level“ coaching
- Highlevel: taktische Veränderungen, Aufstellungen und Verhaltensänderung
- Lowlevel: definiert Aufstellung, Situationen, Verhalten und Positionierung im Detail
Max Graf & Markus Stoicsics 24
Verhaltenssteuerung
Unterschiedliche Möglichkeiten zur Verwaltung des Coachs
Max Graf & Markus Stoicsics 25
Verhaltenssteuerung
Der Assistant Coach als autonomer Agent
-In der Humanoidliga nicht erlaubt
Max Graf & Markus Stoicsics 26
Verhaltenssteuerung
Assistant und Prinzipal Coach
-Beide Coaches werden
als autonome Agenten
zusammengefasst
Max Graf & Markus Stoicsics 27
Verhaltenssteuerung
Der Prinzipal Coach als Teil eines Spielers
-Spieler entscheiden dezentral, aber nach festen Algorithmen
Max Graf & Markus Stoicsics 28
Verhaltenssteuerung
Der Coach als nicht-autonomer Agent
- Besonders einfache Lösung
- Benutzt vom Team FC Portugal im Jahr 2000
Max Graf & Markus Stoicsics 29
Verhaltenssteuerung
- Level 1 – Anweisungen unflexibles coaching eines Teams mit intelligenten Spielern das auf festen Konzepten beruht.
- Level 2 – Statistiken und Gegenermodellierung
Das eigene Verhalten berücksichtigt Statistiken und das Verhalten des Gegners.
- Level 3 – Definitionen und Anweisungen Dieser Level stellt den flexibelsten Level dar. Es ermöglicht sowohl high- als auch lowlevelcoaching.
Max Graf & Markus Stoicsics 30
Verhaltenssteuerung
Vier grundliegende Messagetypen:
– Definition
– Statistik
– Gegnermodellierung
– Anweisung
Max Graf & Markus Stoicsics 31
Verhaltenssteuerung
Aufbau einer Nachricht:
<MESSAGE>::= (<TIME> <ID> <MESSAGE PART> {<MESSAGE PART>})
<MESSAGE PART>::= <OPP_MOD_MESS>| <INSTRUCTION_MESS>
<OPP_MOD_MESS> ::= (opp_mod <ID> <OPP_MOD>)
<INSTRUCTION_MESS> ::= (instruction <ID> <INSTRUCTION>)
<ID>::=[integer] <TIME>::=[integer] <VALUE>::=vhi|hi|mid|low|vlow
<TEAM>::=our|oppon|any <PLAYER>::=[1..14]|any
<POS_NUMB>::=[1..11]|any
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Verhaltenssteuerung
Beispiel einer Definitions-Nachricht- Definition eines bestimmten Spielkonzepts
<DEFINITION>::= (region <REGION_NAME> <REGION>) |
(period <PERIOD_NAME> <PERIOD>) |
(tactic <TACTIC_NAME> <TACTIC>) | (formation <FORMATION_NAME> <FORMATION>) |
(situation <SITUATION_NAME> <SITUATION>)|(active_type <ACTIVE_TYPE_NAME> <ACTIVE_TYPE>)|
(recovery_type <RECOVERY_TYPE_NAME> <RECOVERY_TYPE>)
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Verhaltenssteuerung
Aufteilung eines Spiels
- in Regionen
- in Zeitabschnitte
Max Graf & Markus Stoicsics 34
Verhaltenssteuerung
Verhaltensmuster
– Basiert auf realen Konzepten / Taktiken
Max Graf & Markus Stoicsics 35
Verhaltenssteuerung
Lernfähigkeit
– Definition von je 7 Aktionen mit und ohne Ball– Definition und Speichern der zugehörigen
Ergebnisse
Max Graf & Markus Stoicsics 36
Verhaltenssteuerung
Alternative / Einfachere Techniken
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Verhaltenssteuerung
German Team: Robocup 2005 (Offensive)– Vier Spieler pro Team– Nr. 1 ist immer Torwart– Spieler im Ballbesitz ist „Striker“– Striker wird durch „offensive“ und „defensive“ supporter
unterstützt
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Verhaltenssteuerung
Beispiel: „playing supporter“
Max Graf & Markus Stoicsics 39
Verhaltenssteuerung
Probleme:– Technische Möglichkeiten machen taktisches Verhalten
schwierig/unmöglich– Coaching-League wesentlich weiter entwickelt
Möglichkeiten der KI überschreiten die technisch umsetzbare Realität
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Zusammenfassung
Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik
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Zukunftsmusik
Erkennen gegnerischer Taktik– Erkennen der Taktik– Anpassen der eigenen Taktik– Steckt in den Kinderschuhen– Macht Roboterfußball realistisch
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Video