Koordination von Fußballrobotern

1. Koordination von Fußballrobotern Maximilian Graf und Markus Stoicsics Juli 2007 Universität Ulm Weltmeister 2007 Kidsize 2on2

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. Scanlines Zusammenfassen der Farben für verkürzte Zugriffszeit Beschränkung der Farben Speicherbedarf Umrechnung der 2D Koordinaten in „eigene“. Sensorverarbeitung / Objekterkennung 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. Taktisches Verhalten/Spielzüge Verhaltenssteuerung 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 Max Graf & Markus Stoicsics

32. 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>) Max Graf & Markus Stoicsics

33. 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 Max Graf & Markus Stoicsics

37. 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 Max Graf & Markus Stoicsics

38. 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 Max Graf & Markus Stoicsics

40. Zusammenfassung • Einführung • Sensorverarbeitung / Objekterkennung • Das Weltmodell • Verhaltenssteuerung • Zukunftsmusik Max Graf & Markus Stoicsics

41. Zukunftsmusik • Erkennen gegnerischer Taktik • Erkennen der Taktik • Anpassen der eigenen Taktik • Steckt in den Kinderschuhen • Macht Roboterfußball realistisch Max Graf & Markus Stoicsics

42. Video Max Graf & Markus Stoicsics