Koordination von Fußballrobotern

Koordination von Fußballrobotern

Maximilian Graf und Markus Stoicsics

Juli 2007Universität Ulm

Weltmeister 2007

Kidsize 2on2

Max Graf & Markus Stoicsics 2

Inhaltsverzeichnis

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik


Einführung



Einführung

Roboter – Intelligent oder autonom?

Warum Fußball?


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.”


Sensorverarbeitung / Objekterkennung

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung

– Umgebung erfassen – Bildverarbeitung

Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik



Striktes Reglement

„Vertraute Umgebung“



Bilderkennung– Schwierigkeiten beim erkennen

Ressourcenschonende

Erkennung



Scanlines– Zusammenfassen der

Farben für verkürzte Zugriffszeit

Beschränkung der Farben

Speicherbedarf

Umrechnung der 2D Koordinaten in „eigene“.


Das Weltmodell

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell

– Probleme bei der Lokalisierung – Selbstlokalisierung– Mitspieler/Gegnermodellierung– Ballmodellierung

Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik


Das Weltmodell

Weltmodell was ist das überhaupt?

– Datenaufbereitung und Verteilung– Ballposition– Strategieerkennung


Das Weltmodell

Kommunikation auf lokaler Ebene– Nahbereichsaktionen (Dribblen)– Keine Messungen anderer Roboter

Kommunikation auf globaler Ebene– Strategie (Verhaltensweise) Untersuchen und beweisen– Informationen aller Roboter


Das Weltmodell

Probleme bei der Lokalisierung– Trotz nahezu eindeutige Umgebung

Kamera Allgemeine Störungen Lichtverhältnisse

– Abhilfe durch Objekttracking Algorithmen


Das Weltmodell

Selbstlokalisierung– Lokalisierung durch Umgebung– Probleme durch nicht einheitliche Formen– Sichtwinkel– Formkalibrierung fremder Roboter


Das Weltmodell

Mitspieler/Gegnermodellierung– Bewegung des Gegner– Abfragen über Weltmodell ob Roboter Gegner

oder Mitspieler– Strategische Lokalisierung


Das Weltmodell

Ballmodelierung

– Position– (Noch) Farbe– Torschußerkennung


Das Weltmodell

Jeder Roboter ist autonom

Kommunikation

Rollenverteilung über Weltmodell

Globales Weltmodell – Der Coach


Verhaltenssteuerung

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung

– Der „Coach“– Taktisches Verhalten/Spielzüge

Zukunftsmusik


Verhaltenssteuerung

Taktisches Verhalten/Spielzüge


Verhaltenssteuerung

Der „Coach“

- Zentrale Einheit im Team

- Verfügt über alle Informationen

- Steuert die einzelnen Spieler

- Verwaltet das globale Weltenmodell


Verhaltenssteuerung

Aufbau eines Coachs

- Assistant Coach- Filtert Informationen- Gibt Gegnermodell weiter- Gibt Spielstatistiken weiter

- Prinzipal Coach-Arbeitet Taktiken aus-Gibt entsprechende Anweisungen


Verhaltenssteuerung

Die „coach unilang, a standart language for coaching (Robo)Soccer teams“


Verhaltenssteuerung

- Kombiniert „high-level“ mit „low-level“ coaching

- Highlevel: taktische Veränderungen, Aufstellungen und Verhaltensänderung

- Lowlevel: definiert Aufstellung, Situationen, Verhalten und Positionierung im Detail


Verhaltenssteuerung

Unterschiedliche Möglichkeiten zur Verwaltung des Coachs


Verhaltenssteuerung

Der Assistant Coach als autonomer Agent

-In der Humanoidliga nicht erlaubt


Verhaltenssteuerung

Assistant und Prinzipal Coach

-Beide Coaches werden

als autonome Agenten

zusammengefasst


Verhaltenssteuerung

Der Prinzipal Coach als Teil eines Spielers

-Spieler entscheiden dezentral, aber nach festen Algorithmen


Verhaltenssteuerung

Der Coach als nicht-autonomer Agent

- Besonders einfache Lösung

- Benutzt vom Team FC Portugal im Jahr 2000


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.


Verhaltenssteuerung

Vier grundliegende Messagetypen:

– Definition

– Statistik

– Gegnermodellierung

– Anweisung


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


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>)


Verhaltenssteuerung

Aufteilung eines Spiels

- in Regionen

- in Zeitabschnitte


Verhaltenssteuerung

Verhaltensmuster

– Basiert auf realen Konzepten / Taktiken


Verhaltenssteuerung

Lernfähigkeit

– Definition von je 7 Aktionen mit und ohne Ball– Definition und Speichern der zugehörigen

Ergebnisse


Verhaltenssteuerung

Alternative / Einfachere Techniken


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


Verhaltenssteuerung

Beispiel: „playing supporter“


Verhaltenssteuerung

Probleme:– Technische Möglichkeiten machen taktisches Verhalten

schwierig/unmöglich– Coaching-League wesentlich weiter entwickelt

Möglichkeiten der KI überschreiten die technisch umsetzbare Realität


Zusammenfassung



Zukunftsmusik

Erkennen gegnerischer Taktik– Erkennen der Taktik– Anpassen der eigenen Taktik– Steckt in den Kinderschuhen– Macht Roboterfußball realistisch


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