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

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Einführung

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik

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Einführung

Roboter – Intelligent oder autonom?

Warum Fußball?

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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.”

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Sensorverarbeitung / Objekterkennung

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung

– Umgebung erfassen – Bildverarbeitung

Das Weltmodell Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik

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Sensorverarbeitung / Objekterkennung

Striktes Reglement

„Vertraute Umgebung“

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Sensorverarbeitung / Objekterkennung

Bilderkennung– Schwierigkeiten beim erkennen

Ressourcenschonende

Erkennung

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Sensorverarbeitung / Objekterkennung

Scanlines– Zusammenfassen der

Farben für verkürzte Zugriffszeit

Beschränkung der Farben

Speicherbedarf

Umrechnung der 2D Koordinaten in „eigene“.

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Das Weltmodell

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell

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

Verhaltenssteuerung Zukunftsmusik

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Das Weltmodell

Weltmodell was ist das überhaupt?

– Datenaufbereitung und Verteilung– Ballposition– Strategieerkennung

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Das Weltmodell

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

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

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Das Weltmodell

Probleme bei der Lokalisierung– Trotz nahezu eindeutige Umgebung

Kamera Allgemeine Störungen Lichtverhältnisse

– Abhilfe durch Objekttracking Algorithmen

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Das Weltmodell

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

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Das Weltmodell

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

oder Mitspieler– Strategische Lokalisierung

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Das Weltmodell

Ballmodelierung

– Position– (Noch) Farbe– Torschußerkennung

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Das Weltmodell

Jeder Roboter ist autonom

Kommunikation

Rollenverteilung über Weltmodell

Globales Weltmodell – Der Coach

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Verhaltenssteuerung

Einführung Sensorverarbeitung / Objekterkennung Das Weltmodell Verhaltenssteuerung

– Der „Coach“– Taktisches Verhalten/Spielzüge

Zukunftsmusik

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Verhaltenssteuerung

Taktisches Verhalten/Spielzüge

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Verhaltenssteuerung

Der „Coach“

- Zentrale Einheit im Team

- Verfügt über alle Informationen

- Steuert die einzelnen Spieler

- Verwaltet das globale Weltenmodell

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Verhaltenssteuerung

Aufbau eines Coachs

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

- Prinzipal Coach-Arbeitet Taktiken aus-Gibt entsprechende Anweisungen

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Verhaltenssteuerung

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

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Verhaltenssteuerung

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

- Highlevel: taktische Veränderungen, Aufstellungen und Verhaltensänderung

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

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Verhaltenssteuerung

Unterschiedliche Möglichkeiten zur Verwaltung des Coachs

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Verhaltenssteuerung

Der Assistant Coach als autonomer Agent

-In der Humanoidliga nicht erlaubt

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Verhaltenssteuerung

Assistant und Prinzipal Coach

-Beide Coaches werden

als autonome Agenten

zusammengefasst

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Verhaltenssteuerung

Der Prinzipal Coach als Teil eines Spielers

-Spieler entscheiden dezentral, aber nach festen Algorithmen

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Verhaltenssteuerung

Der Coach als nicht-autonomer Agent

- Besonders einfache Lösung

- Benutzt vom Team FC Portugal im Jahr 2000

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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.

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Verhaltenssteuerung

Vier grundliegende Messagetypen:

– Definition

– Statistik

– Gegnermodellierung

– Anweisung

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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

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Verhaltenssteuerung

Verhaltensmuster

– Basiert auf realen Konzepten / Taktiken

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Verhaltenssteuerung

Lernfähigkeit

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

Ergebnisse

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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“

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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