我的技术与生活——Robocup3D-UT代码使用指南

date: 2025-05-05 16:20:49
tags: robocup3d
-相关内容

一，UT代码基础了解

1.球队项目获取

1	git clone https://github.com/LARG/utaustinvilla3d.git

项目的目录结构及介绍
UT Austin Villa 3D simulation team base code 的目录结构如下：

utaustinvilla3d/
├── audio/                 # 音频相关代码
├── behaviors/             # 行为和技能描述代码(最重要)
├── bodymodel/             # 机器人身体模型相关代码
├── cmake/                 # CMake配置文件
├── headers/               # 头文件
├── ikfast/                # 运动学逆解相关代码
├── kalman/                # 卡尔曼滤波相关代码
├── libs/                  # 库文件
├── math/                  # 数学相关代码
├── optimization/          # run/walk优化
├── paramfiles/            # 参数文件
├── parser/                # 解析器代码
├── particlefilter/        # 粒子滤波相关代码
├── rvdraw/                # RoboViz绘图相关代码
├── scripts/               # 提取库文件和可执行码
├── servercomm/            # 服务器通信相关代码
├── skills/                # 技能相关代码
├── stats/                 # 统计相关代码
├── utwalk/                # 步态相关代码
├── worldmodel/            # 世界模型相关代码
├── .gitignore             # Git忽略文件
├── AUTHORS.md             # 作者信息
├── CMakeLists.txt         # CMake配置文件
├── DOCUMENTATION.md       # 项目文档
├── Doxyfile               # Doxygen配置文件
├── LICENSE.md             # 许可证信息
├── README.md              # 项目说明
├── kill.sh                # 杀死进程脚本
├── main.cc                # 主程序文件
├── start.sh               # 启动脚本
├── start_fat_proxy.sh     # 使用fat proxy启动脚本
├── start_gazebo.sh        # 使用Gazebo启动脚本
├── start_penalty_goalie.sh# 启动守门员脚本
├── start_penalty_kicker.sh# 启动射门员脚本
├── start_simple_soccer.sh # 启动简单足球行为脚本

项目的文件介绍
项目中的启动文件主要用于启动不同的仿真环境和机器人行为，具体如下：

start.sh：启动完整团队仿真。
start_penalty_kicker.sh：启动点球射门员。
start_penalty_goalie.sh：启动点球守门员。
start_fat_proxy.sh：使用fat proxy启动团队仿真。
start_gazebo.sh：在Gazebo环境中启动仿真。
start_simple_soccer.sh：启动简单的足球行为示例。
kill.sh：用于杀死所有仿真进程。
项目的配置文件介绍
项目中的配置文件主要用于设置仿真环境和机器人行为的参数，具体如下：
CMakeLists.txt：CMake配置文件，用于构建项目。
paramfiles/：包含各种参数文件，用于配置机器人行为和仿真环境。
CMakeLists.txt 是项目的构建配置文件，主要用于指定项目的编译选项和依赖库。构建项目时，需要使用CMake工具生成Makefile，然后使用make命令进行编译。

使用示例

# 生成Makefile
cmake .
# 编译项目
make -j10   #10为选择的线程数

二.调试技巧

1.roboviz安装
下载地址：

1	https://github.com/magmaOffenburg/RoboViz

cd RoboViz-dev/scripts/
./build-linux64.sh
cd RoboViz-dev/bin/
./roboviz.sh

2.rcsoccersim3d启动仿真环境
出现黑屏现象：pkill -9 rcsss 重试
3.左上角+开启多终端（方便进行多进程）

4.在Ubuntu系统中，CPU默认模式为“powersave”，在比赛中可能会因为CPU性能问题导致sever速度下降，所以大家可以使用以下指令将CPU性能设置“performance”，使sever尽可能以100%的速度运行。
sudo cpupower frequency-set -g performance

三.策略编写与优化

1.主要在strategy.cc中编写策略编写的函数要在naobrhavior.h中声明，skill中编写技能文件及关键帧

2. 使用机器学习优化球员的动作
paramfiles/文件夹下的文件保存了每种类型球员的参数。程序运行时将会从这里读取参数（走路，踢球，带球,跌倒后重新站立等参数）。使用机器学习的算法进行优化参数
3.南京邮电大学开发的rclm2改良版本，国赛中使用了Robocup世界杯官方自动比赛脚本rclm2的apollo3d的分支。
https://gitee.com/jiangtianjian/rclm2
4.安徽大学技术挑战赛中开源的项目仓库地址。
动作采样分析工具：https://github.com/TansirFlow/DreamWing-Action-Sampler
动作编辑器：https://github.com/TansirFlow/DreamWing3D-Motion-Editor
加密打包框架：https://github.com/TansirFlow/DreamWing3D-Package-Framework
4.以下网址是历年队伍二进制文件及技能描述文档

1	https://archive.robocup.info/Soccer/Simulation/

四.原生接口可调用方法及成员

用于跟踪当前的周期数，通常是每帧的更新次数。

scoreLeft: 左侧队伍的当前得分。
scoreRight: 右侧队伍的当前得分。
time: 当前的时间戳。
gameTime: 当前比赛的总时间。
playMode: 当前游戏模式（例如，进攻模式、防守模式等）。
lastPlayMode: 上一个游戏模式。
lastDifferentPlayMode: 上一个与当前不同的游戏模式。
uNum: 当前玩家的编号。
side: 当前玩家所在的队伍，SIDE_LEFT 或 SIDE_RIGHT。
uNumSet: 玩家编号是否已设置。
sideSet: 队伍（左或右）是否已设置。
worldObjects[NUM_WORLD_OBJS]: 存储世界中所有对象的位置（例如，队员、球、门柱等）。
myPosition: 当前玩家的位置。
myAngDegrees: 当前玩家的朝向（角度表示）。
confident: 玩家对自己的定位是否有信心。
myLastPosition: 上一个周期内玩家的位置。
myLastAngDegrees: 上一个周期内玩家的朝向。
rvsend: 发送用于调试或数据传输的 RVSender 对象。
fUseGroundTruthDataForLocalization: 是否使用地面真值数据进行定位（用于调试）。
myPositionGroundTruth: 地面真值下的玩家位置（用于调试）。
myAngGroundTruth: 地面真值下的玩家朝向（用于调试）。
ballGroundTruth: 地面真值下的球的位置（用于调试）。
lastBallSightingTime: 上一次看到球的时间。
lastLineSightingTime: 上一次看到线（场地边界）的时间。
lastBallSeenPosition: 上一次看到球的位置。
lastBallSeenTime: 上一次看到球的时间戳。
lastSkills: 存储最近的两个技能（例如，传球、射门等）。
executedSkillsForOdometry: 存储执行过的技能，用于计算里程计。
lastOdometryPos: 上一次的里程计位置。
lastOdometryAngDeg: 上一次的里程计朝向角度。
fLocalized: 当前玩家是否已经定位（在场地上）。
fFallen: 玩家是否已经倒地。
localToGlobal: 本地坐标系到全局坐标系的转换矩阵。
globalToLocal: 全局坐标系到本地坐标系的转换矩阵。
fallenTeammate: 记录队友是否倒地的状态。
fallenOpponent: 记录对手是否倒地的状态。
opponentTeamName: 对手队伍的名称。
ballKalmanFilter: 用于估计球位置的卡尔曼滤波器。
opponentKalmanFilters: 用于估计对手玩家位置的卡尔曼滤波器。
teammateLastHeardTime[NUM_AGENTS]: 存储每个队友最后一次听到的时间。
2. 成员函数
构造与析构
WorldModel(): 构造函数，初始化 WorldModel 类实例。
~WorldModel(): 析构函数，释放 WorldModel 类实例占用的资源。
基本设置与获取
setMyConfidence(bool confidence): 设置玩家是否有信心进行定位（用于控制是否依赖定位信息）。
getMyConfidence() const: 获取玩家的定位信心。
getWorldObject(int index): 获取指定位置的世界对象（例如，队友、对手、球等）。
updateGoalPostsAndFlags(): 更新球场上的球门位置和旗帜位置。
updateMatricesAndMovingObjs(VecPosition& fieldXPlusYPlus, VecPosition& fieldXPlusYMinus, VecPosition& fieldXMinusYPlus, VecPosition& fieldXMinusYMinus): 更新移动物体和矩阵信息（用于球场上物体的坐标转换）。
setMyPosition(const VecPosition& newPos): 设置玩家的新位置。
setMyPosition(const SIM::Point2D& newPos): 设置玩家的新位置（使用 2D 点）。
getMyPosition() const: 获取玩家的位置。
setMyAngDeg(SIM::AngDeg newAng): 设置玩家的新朝向（角度）。
setMyAngRad(SIM::AngRad newAng): 设置玩家的新朝向（弧度）。
getMyAngDeg() const: 获取玩家当前的朝向角度。
getMyAngRad() const: 获取玩家当前的朝向弧度。
setMyLastPosition(const VecPosition& newPos): 设置玩家上一次的位置。
getMyLastPosition() const: 获取玩家上一次的位置。
setMyLastAngDeg(SIM::AngDeg newAng): 设置玩家上一次的朝向角度。
setMyLastAngRad(SIM::AngRad newAng): 设置玩家上一次的朝向弧度。
getMyLastAngDeg() const: 获取玩家上一次的朝向角度。
getMyLastAngRad() const: 获取玩家上一次的朝向弧度。
getRVSender() const: 获取 RVSender 对象（用于调试）。
setUseGroundTruthDataForLocalization(bool fUseGroundTruthDataForLocalization): 设置是否使用地面真值数据进行定位。
useGroundTruthDataForLocalization(): 获取是否使用地面真值数据进行定位。
setMyPositionGroundTruth(const VecPosition& newPos): 设置地面真值下的玩家位置（用于调试）。
getMyPositionGroundTruth() const: 获取地面真值下的玩家位置。
setMyAngDegGroundTruth(double angDeg): 设置地面真值下的玩家朝向角度。
getMyAngDegGroundTruth() const: 获取地面真值下的玩家朝向角度。
setBallGroundTruth(VecPosition newBall): 设置地面真值下的球的位置。
getBallGroundTruth() const: 获取地面真值下的球的位置。
setLastBallSightingTime(double lastTime): 设置最后一次看到球的时间。
getLastBallSightingTime() const: 获取最后一次看到球的时间。
setLastLineSightingTime(double lastTime): 设置最后一次看到线的时间。
getLastLineSightingTime() const: 获取最后一次看到线的时间。
setLastBallSeenPosition(VecPosition position): 设置最后一次看到球的位置。
getLastBallSeenPosition() const: 获取最后一次看到球的位置。
setLastBallSeenTime(double time): 设置最后一次看到球的时间戳。
getLastBallSeenTime() const: 获取最后一次看到球的时间戳。
getCycle() const: 获取当前周期数。
incrementCycle(): 增加周期数。
setCycle(const unsigned long& cycle): 设置当前周期数。
getScoreLeft() const: 获取左队得分。
setScoreLeft(const int& scoreLeft): 设置左队得分。
getScoreRight() const: 获取右队得分。
setScoreRight(const int& scoreRight): 设置右队得分。
getTime() const: 获取当前时间戳。
setTime(const double& time): 设置当前时间戳。
getGameTime() const: 获取比赛的总时间。
setGameTime(const double& gameTime): 设置比赛的总时间。
getPlayMode() const: 获取当前的游戏模式。
setPlayMode(const int& playMode): 设置当前的游戏模式。
getLastPlayMode() const: 获取上一个游戏模式。
setLastPlayMode(const int& lastPlayMode): 设置上一个游戏模式。
getLastDifferentPlayMode() const: 获取上一个不同的游戏模式。
setLastDifferentPlayMode(const int& lastDifferentPlayMode): 设置上一个不同的游戏模式。
getUNum() const: 获取玩家的编号。
setUNum(const int& uNum): 设置玩家的编号。
getUNumSet() const: 获取玩家编号是否已设置。
setUNumSet(const bool& uNumSet): 设置玩家编号是否已设置。
getLastSkill() const: 获取最近执行的技能。
getPreviousLastSkill() const: 获取前一个执行的技能。
setLastSkill(const SkillType& lastSkill): 设置最近执行的技能。
addExecutedSkill(const SkillType& skill): 添加执行过的技能，用于计算里程计，根据nanbehaviors.h中可用的方法
// 构造函数
NaoBehavior(const std::string teamName, int uNum, const map<string, string>& namedParams_, const string& rsg_);
// 析构函数
virtual ~NaoBehavior();
// 初始化方法
std::string Init()
// 思考方法，根据传入的消息做出决策
std::string Think(const std::string& message);
// 设置监控消息
void setMonMessage(const std::string& msg);
// 获取监控消息
std::string getMonMessage();
// 获取运动核心
MotionCore* getCore()
// 重置技能
void resetSkills();
// 重置比例
void resetScales();
// 刷新
void refresh();
// 执行动作
void act();
// 选择技能（由子类实现）
SkillType selectSkill();
// 设置上场位置（由子类实现）
void beam(double& beamX, double& beamY, double& beamAngle);
// 更新适应度（可以为空的虚函数）
void updateFitness();
// 检查是否跌倒
bool checkingFall();
// 将值限制在[min, max]范围内
double trim(const double& value, const double& min, const double& max);
// 返回能够最好地近似所需行走方向和旋转的技能
SkillType getWalk(const double& direction, const double& rotation, double speed = 1.0, bool fAllowOver180Turn=false);
// 通过指定的行走参数集和方向返回合适的行走技能
SkillType getWalk(WalkRequestBlock::ParamSet paramSet, const double& direction, double rotation, double speed, bool fAllowOver180Turn=false);
// 返回到达目标位置并面向目标旋转的技能
SkillType goToTargetRelative(const VecPosition& targetLoc, const double& targetRot, double speed=1, bool fAllowOver180Turn=false, WalkRequestBlock::ParamSet paramSet=WalkRequestBlock::PARAMS_DEFAULT);
// 走向指定目标
SkillType goToTarget(const VecPosition &target);
// 碰撞避免
VecPosition collisionAvoidance(bool avoidTeammate, bool avoidOpponent, bool avoidBall, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, bool fKeepDistance=true);
// 碰撞避免修正
VecPosition collisionAvoidanceCorrection(VecPosition start, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, VecPosition obstacle);
// 碰撞避免接近
VecPosition collisionAvoidanceApproach(double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, VecPosition obstacle);
// 带起点的碰撞避免接近
VecPosition collisionAvoidanceApproach(VecPosition start, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, VecPosition obstacle);
// 绕球导航
VecPosition navigateAroundBall(VecPosition target, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH);
// 重置踢球状态
void resetKickState();
// 计算踢球成本
double computeKickCost(VecPosition target, SkillType kickType);
// 踢球
SkillType kickBall(const int kickTypeToUse, const VecPosition &target, const double kickVerticalAngle=0.0);
// 向预设目标踢球
SkillType kickBallAtPresetTarget();
// 获取目标的距离和角度
void getTargetDistanceAndAngle(const VecPosition &target, double &distance, double &angle);
// 简单定位踢球
SkillType kickBallAtTargetSimplePositioning(const VecPosition &targetToKickAt, SkillType kick_skill, int kickType);
// 返回最大前进速度下可以行走的最大方向角度
double getLimitingAngleForward();
// 是否可以上场
bool beamablePlayMode();
// 是否是不合适的比赛模式
bool improperPlayMode();
// 是否是不合适的比赛模式（指定模式）
bool improperPlayMode(int pm);
// 是否是踢球模式
bool kickPlayMode();
// 是否是踢球模式（指定模式）
bool kickPlayMode(int pm, bool eitherTeam=false);
// 是否是间接任意球
bool isIndirectKick();
// 是否是间接任意球（指定模式）
bool isIndirectKick(int pm);
// 从文件读取技能
void readSkillsFromFile(const std::string& filename);
// 是否是右技能
bool isRightSkill(SkillType skill);
// 是否是左技能
bool isLeftSkill(SkillType skill);
// 获取参数
double getParameter(const std::string& name);
// 获取标准名称参数
double getStdNameParameter(const SkillType kick_skill, const std::string& parameter);
// 获取踢球类型对应的技能
void getSkillsForKickType(int kickType, SkillType skillsForType[]);

// 测试示例行为
SkillType test();

// 强力策略
SkillType strongStrategy();

// 传球给队友
SkillType passToTeammate();及kick.cc文件// 获取指定参数的值
double NaoBehavior::getParameter(const string& name);

// 获取标准名称参数
double NaoBehavior::getStdNameParameter(const SkillType kick_skill, const string& parameter);

// 获取踢球类型对应的技能
void NaoBehavior::getSkillsForKickType(int kickType, SkillType skills[]);

// 避免与球发生碰撞并调整路径
VecPosition NaoBehavior::navigateAroundBall(VecPosition target, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESHOLD);

// 获取碰撞避免的目标位置修正
VecPosition NaoBehavior::collisionAvoidanceCorrection(VecPosition start, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, VecPosition obstacle);

// 获取可行的行走路径，避免碰撞
VecPosition NaoBehavior::collisionAvoidance(bool avoidTeammate, bool avoidOpponent, bool avoidBall, double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, bool fKeepDistance);

// 获取接近目标的路径
VecPosition NaoBehavior::collisionAvoidanceApproach(double PROXIMITY_THRESH, double COLLISION_THRESH, VecPosition target, VecPosition obstacle);

// 获取目标距离和角度
void NaoBehavior::getTargetDistanceAndAngle(const VecPosition &target, double &distance, double &angle);
和#ifndef HEADERS_H
#define HEADERS_H
using std::map;
using std::string;
using std::stringstream;

// TODO: 是否有更好的方法将字符串映射到枚举类型？？？
// 该类的作用是：将字符串和枚举类型之间进行映射
template<typename T>
class EnumParser
{
    map<string, T> string2enum;  // 存储字符串到枚举的映射
    map<T, string> enum2String;  // 存储枚举到字符串的映射

    EnumParser();  // 私有构造函数
    EnumParser(const EnumParser& that);  // 禁用复制构造函数

    // 根据字符串值获取枚举类型
    T _getEnumFromString(const string &value) const {
        if( string2enum.find( value ) != string2enum.end() ) {
            return string2enum.find( value )->second;
        } else {
            throw "string->enum mapping doesn't exist for " + value;  // 如果映射不存在，抛出异常
        }
    }

    // 根据枚举值获取字符串
    string _getStringFromEnum(const T &value) const {
        if( enum2String.find( value ) != enum2String.end() ) {
            return enum2String.find( value )->second;
        } else {
            stringstream ss;
            ss << "enum->string mapping doesn't exist. ";
            ss << value;
            throw ss.str();  // 如果映射不存在，抛出异常
        }
    }

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