FIRA仿真5自動(dòng)化平臺(tái)使用手冊(cè)(2019)

2023年12月10日發(fā)(作者：關(guān)于年的詩(shī)句)

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2019 FIRA仿真5自動(dòng)化平臺(tái)使用手冊(cè)

FIRA國(guó)際機(jī)器人足球仿真平臺(tái)中型場(chǎng)地組是最早出現(xiàn)的FIRA仿真平臺(tái)，由澳大利亞GRIFFITH大學(xué)主持開(kāi)發(fā)，該平臺(tái)基于Havok引擎開(kāi)發(fā)，具有真實(shí)感強(qiáng)，能很好的仿真實(shí)物機(jī)器人的真實(shí)物理碰撞等特性，并且隨著操作系統(tǒng)的升級(jí)，能一直兼容各個(gè)版本的Windows操作系統(tǒng)，平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性。

2018年FIRA國(guó)際考慮到原有仿真5比賽過(guò)程中雙方隊(duì)員操作機(jī)器人擺放，平臺(tái)不夠自動(dòng)化，對(duì)原有平臺(tái)進(jìn)行了自動(dòng)化改進(jìn)。自動(dòng)比賽裁判系統(tǒng)可以讓比賽隊(duì)伍通過(guò)程序自動(dòng)擺放機(jī)器人，免除人工擺放，省去了人工費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，使得平臺(tái)工作更加自動(dòng)化和策略可以更好地智能化。

以往比賽規(guī)則沒(méi)有對(duì)雙方在球場(chǎng)四周推球進(jìn)行限定，2018年FIRA國(guó)際組織修訂了規(guī)則，禁止比賽雙方在比賽四周推球的消耗比賽時(shí)間，極大提高了比賽的觀賞性和更有效地利用比賽時(shí)間。

對(duì)于比賽日志文件的生成和發(fā)布，過(guò)去比賽隊(duì)伍通過(guò)視頻錄像的方式，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、又費(fèi)磁盤空間，新的自動(dòng)化平臺(tái)自動(dòng)將比賽雙方的比賽空間信息記錄形成日志文件，賽后發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)，方便大家的交流、學(xué)習(xí)和進(jìn)步。

1、平臺(tái)下載地址

/zerowind168/SIM5-exe/raw/master/

2、平臺(tái)運(yùn)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境

（1）硬件需求：

1）酷睿五代i5處理器i5-6400 或更高性能的CPU；2G或以上系統(tǒng)內(nèi)存；10G以上可以硬盤空間。

2）具有1G顯存或以上級(jí)別的顯示卡。

3）至少可以支持1920x1080分辨率的17英寸及以上顯示器。

（2）軟件需求：

1） Windows 7 旗艦版的操作系統(tǒng)。

2） DirectX 8.0或以上版本。

3） C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)程序，可以使用VC6及以上環(huán)境開(kāi)發(fā)。

3、平臺(tái)文件組成

將FIRA仿真5平臺(tái)安裝包啟動(dòng)運(yùn)行，需要將SimuroSot5仿真機(jī)器人足球比賽平臺(tái)安裝到C盤根目錄（C:），安裝程序在C盤根目錄下建立一個(gè)文件夾，名字為Strategy,如圖1所示，文件結(jié)構(gòu)組成如下。

[c:Strategy]

......[blue]

.......

......[yellow]

.......

......

......

......

......

......

......

......[src]

......[Strategy4Blue]

......[Strategy4Yellow]

圖1 仿真5平臺(tái)文件組成圖

其中，黑色粗體部分列出的文件和文件夾對(duì)于策略開(kāi)發(fā)人員是不能改動(dòng)的程序和文件，藍(lán)色斜體的文件和文件夾提供的是供策略開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)和更新的部分。

blue文件夾里面的和yellow文件夾里面的是裁判代理模塊，用來(lái)執(zhí)行自動(dòng)裁判判罰和發(fā)送比賽環(huán)境數(shù)據(jù)的。是裁判模塊，供team1和team2代理模塊調(diào)用執(zhí)行規(guī)則的判罰。 是平臺(tái)的主控程序，負(fù)責(zé)平臺(tái)的啟動(dòng)、暫停和關(guān)閉。同時(shí)，負(fù)責(zé)比賽中規(guī)則的判罰以及機(jī)器人和球的擺位控制等。

是比賽仿真環(huán)境的主要服務(wù)程序，負(fù)責(zé)對(duì)比賽策略的自動(dòng)調(diào)用、模擬機(jī)器人、球和球場(chǎng)的世界物理模型，并將賽場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)提供給策略模塊，接收策略的數(shù)據(jù)。

是藍(lán)隊(duì)比賽策略程序，默認(rèn)是平臺(tái)自帶的演示程序，每個(gè)參賽隊(duì)伍需要自己設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)自己藍(lán)隊(duì)隊(duì)伍的策略程序，替換該文件。注意需要保留這個(gè)文件名，并實(shí)現(xiàn)指定的接口函數(shù)。具體的接口函數(shù)見(jiàn)后續(xù)介紹。

是黃隊(duì)比賽策略程序，默認(rèn)是平臺(tái)自帶的演示程序，每個(gè)參賽隊(duì)伍需要自己設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)自己黃隊(duì)隊(duì)伍的策略程序，替換該文件。注意需要保留這個(gè)文件名，并實(shí)現(xiàn)指定的接口函數(shù)。具體的接口函數(shù)見(jiàn)后續(xù)介紹。

src文件夾包含黃隊(duì)和藍(lán)隊(duì)策略的模板程序源代碼，該模板中有需要實(shí)現(xiàn)的指定函數(shù)接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)說(shuō)明。參賽隊(duì)伍直接在模板的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自己的隊(duì)伍策略即可。策略模板代碼是基于Visual Studio 2010環(huán)境開(kāi)發(fā)的。

4、平臺(tái)操作

打開(kāi)程序），平臺(tái)運(yùn)行界面圖2所示。

啟動(dòng)平臺(tái)（請(qǐng)不要單獨(dú)啟動(dòng)

a.世界模型 b. 操控部件

圖2 仿真5比賽平臺(tái)

點(diǎn)擊“Start”按鈕開(kāi)始比賽，平臺(tái)會(huì)加載雙方策略文件和。點(diǎn)擊“Pau”可以暫停平臺(tái)，點(diǎn)擊“Clo”將關(guān)閉仿真平臺(tái)。比賽進(jìn)行期間，仿真平臺(tái)自動(dòng)將比賽雙方的球員位姿信息和球的位置信息記錄生成日志文件，并存放在C:Strategy文件夾里，如：22-5-DEMO

Yellow-DEMO 。

特別注意：

本比賽平臺(tái)在比賽過(guò)程中是自動(dòng)運(yùn)行控制的，不需要人工干預(yù)。由于比賽平臺(tái)在控制過(guò)程中需要執(zhí)行鼠標(biāo)控制，所以，在比賽進(jìn)行中，不可以對(duì)鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行操控，以免對(duì)比賽平臺(tái)產(chǎn)生干擾。

5、策略開(kāi)發(fā)接口

策略模塊需要提供5個(gè)接口函數(shù)供代理裁判模塊調(diào)用，這5個(gè)接口函數(shù)如下介紹。

5.1 SetFormerRobots(PlayMode gameState, Robot robots[])

該函數(shù)在代理裁判需要拿到先擺方的球員位置數(shù)據(jù)時(shí)被調(diào)用，該函數(shù)會(huì)通過(guò)參數(shù)gameState提供判罰系統(tǒng)的判罰結(jié)果，策略程序需要根據(jù)判罰結(jié)果（即開(kāi)球、爭(zhēng)球、點(diǎn)球、門球）設(shè)置本方的五名球員的位置和朝向數(shù)據(jù)到robots數(shù)組。最終，仿真平臺(tái)根據(jù)robots數(shù)據(jù)自動(dòng)擺放本方機(jī)器人。

5.2 SetLaterRobots(PlayMode gameState, Robot formerRobots[],

Vector3D ball, Robot laterRobots[])

該函數(shù)在代理裁判需要拿到后擺方的球員位置數(shù)據(jù)時(shí)被調(diào)用，該函數(shù)會(huì)通過(guò)參數(shù)gameState提供判罰系統(tǒng)的判罰結(jié)果，formerRobots提供先擺方的球員位置數(shù)據(jù)，ball提供球的位置數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些信息設(shè)置本方想要擺放的五名球員的位置和朝向數(shù)據(jù)到laterRobots數(shù)組。最終，仿真平臺(tái)根據(jù)laterRobots數(shù)據(jù)自動(dòng)擺放本方機(jī)器人。

5.3 SetBall(PlayMode gameState, Vector3D * pBall)

該函數(shù)在代理裁判需要拿到開(kāi)門球方隊(duì)伍想要擺放的球的位置數(shù)據(jù)時(shí)被調(diào)用，該函數(shù)設(shè)置想要擺放的球的位置數(shù)據(jù)到pBall。最終，仿真平臺(tái)根據(jù)pBall數(shù)據(jù)自動(dòng)擺放開(kāi)門球方的門球位置。

5.4 RunStrategy(Environment *pEnv) 該函數(shù)在代理裁判模塊確認(rèn)當(dāng)前周期場(chǎng)上沒(méi)有任何判罰（開(kāi)球、爭(zhēng)球、門球、點(diǎn)球等）產(chǎn)生時(shí)被調(diào)用，該函數(shù)提供當(dāng)前仿真環(huán)境賽場(chǎng)數(shù)據(jù)pEnv，策略程序根據(jù)賽場(chǎng)數(shù)據(jù)做出決策，設(shè)定相應(yīng)的策略控制命令至pEnv（機(jī)器人控制命令）。

5.5 SetBlueTeamName(char* teamName)/ SetYellowTeamName(char* teamName)

該函數(shù)在代理裁判模塊一開(kāi)始比賽是調(diào)用，通過(guò)該函數(shù)來(lái)設(shè)定比賽的藍(lán)隊(duì)或者黃隊(duì)隊(duì)伍名稱。仿真平臺(tái)根據(jù)此設(shè)定將隊(duì)伍名稱顯示到平臺(tái)控制部件的隊(duì)伍名稱處，如果在仿真平臺(tái)的控制部件處沒(méi)有顯示自己隊(duì)伍的名字，說(shuō)明自己的策略沒(méi)有正確連接到仿真平臺(tái)。

6、平臺(tái)環(huán)境坐標(biāo)系

仿真平臺(tái)的場(chǎng)地標(biāo)示和尺寸坐標(biāo)見(jiàn)圖3。仿真平臺(tái)和策略系統(tǒng)交互的坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)在場(chǎng)地的左下角處（0, 0）， x軸數(shù)值大小水平向右增長(zhǎng)，y軸數(shù)值大小垂直向上增長(zhǎng)。長(zhǎng)度單位使用的是厘米（注意，不是英寸單位）。

第5節(jié)中提到的策略程序中的接口函數(shù)涉及到的參數(shù)數(shù)據(jù)都是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)。

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圖3 場(chǎng)地標(biāo)識(shí)和坐標(biāo)系

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