Implementierung einer RoboCup Soccer Server Fußball-Mannschaft

1. Implementierung einer RoboCup Soccer Server Fußball-Mannschaft Alexander Bernard Johannes Tuchscherer 17.01.2005

2. Agenda • Ziele • Unsere Mannschaft • Fazit und Kritik

3. Agenda • Ziele • Unsere Mannschaft • Fazit und Kritik

4. Ziele • Hauptziel: Eine funktionierende Mannschaft, die sich intelligent auf dem Spielfeld verhält • Einsetzen von KI bei der Entscheidungsfindung • Übertragung von erfolgreichen Strategien aus dem echten Fußball auf die simulierte Fußball-Mannschaft z.B. Flankenspiel, Abseitsfalle,...

5. Agenda • Ziele • Unsere Mannschaft • Fazit und Kritik

6. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Beispiele • Verbesserungen

7. Entwicklungsumgebung • Soccer Server 9.4.5 • SoccerMonitor und SoccerWindow • Eclipse • CVS um parallele und konsistente Programmierung zu ermöglichen • eigene GUI für jeden Agenten

8. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Beispiele • Verbesserungen

9. Herangehensweise • Simple-Client als rudimentäre Grundlage für unsere Mannschaft • Verbesserung des Simple Clients: • Auswertung aller Events (visual, aural, senseBody, ...) • Einlesen der Server-Parameter (server.conf) • Entwicklung der Spielfeldberechnung • Ergebnis: einzelner Agent findet sich in seiner simulierten Umgebung zurecht

10. Herangehensweise • Mannschaften mit Team-Verhalten • Kommunikation zwischen den Spielern • Spezielle Methoden (dribbeln, passen, Pass annehmen ...) • Abstimmen der Aktionen • Torwart • Standardsituationen (Ecke, Seiteneinwurf) • Fehlerbeseitigung und Optimierung

11. GUI-Hilfsmittel • Entwicklung einer GUI für jeden Agenten • „nebenbei“ entwickelt und ständig verbessert • Umwelt-Informationen und Informationen zu Aktionen des Agenten werden strukturiert visuell aufbereitet • Erleichterung der Entwicklung und Fehlerfindung • Entfernen des Spielers vom Spielfeld möglich ohne die GUI zu schließen

12. GUI-Hilfsmittel

13. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Module

15. Sequenzdiagramm

16. Basis Aktionen • Dash • Turn • Move • Kick • Catch Ball (nur Goalie)

17. Spezielle Aktionen • Dribbeln • Ball passen • Ball-Annahme • Torschuss • Ball-Einwurf • Eckball • Gehe zur Position

18. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Beispiele • Verbesserungen

19. Taktik • Spielfeld-Einteilung • Kommunikation der Agenten • Pass und Kick-Strategie • Defensiv-Strategie • Alternativ - Mannschaft

20. Spielfeld-Einteilung • Mannschaftsaufstellung: • 3 Stürmer • 4 Mittelfeldspieler • 3 Verteidiger • 1 Torwart • Einteilung des Spielfelds in Zuständigkeitsbereiche • Jeder Spieler besitzt • Startposition • Standardposition

21. Spielfeld-Einteilung

22. Spielfeld-Einteilung

23. Spielfeld-Einteilung

24. Spielfeld-Einteilung

25. Spielfeld-Einteilung

26. Taktik • Spielfeld-Einteilung • Kommunikation der Agenten • Pass und Kick-Strategie • Defensiv-Strategie • Alternativ - Mannschaft

27. Kommunikation der Agenten • Nur der Ball besitzende Spieler spricht • Vorteil: • Keine Kollisionen von say–Messages • In jedem Zyklus kann der Ball-Spieler sprechen • Nachteil: • Spieler außerhalb der Rufdistanz werden nicht erreicht • Verteidigung wird nicht durch einen Spieler (z.B. Torwart) koordiniert

28. Taktik • Spielfeld-Einteilung • Kommunikation der Agenten • Pass und Kick-Strategie • Defensiv-Strategie • Alternativ - Mannschaft

29. Passen • Ballspieler sucht geeigneten Spieler • Geeigneter Spieler? • Anzuspielender Spieler muss näher am gegnerischen Tor stehen  Kein Rückpass möglich! • ein Spieler, der durch keinen Gegenspieler blockiert wird und die geringste Distanz aufweist • Ball-Spieler broadcastet say-Message:(say passball 4 -23.0 12.7) • Schießt den Ball zum ausgewählten Spieler Schusskraft wird berechnet, so dass der der Ball möglichst zielgenau beim anderen Spieler ankommt

30. Pass Annahme • Spieler empfängt die say-Message und erkennt darin seine Spieler-Nr.(hear 128.5 our 2 „passball 4 -23.0 12.7“) • Spieler dreht sich in die Ruf-Richtung und schaltet seine View auf narrow • versucht seine Position so zu korrigieren, dass der Ball frontal auf ihn zukommt. • Switch in normalen Modus, wenn … • Pass angekommen • Pass durch Gegner abgefangen

31. Kicken vs. dribbeln • Spieler versucht immer einen freien Spieler anzuspielen (aber kein Rückpass!) • Wenn kein freier Spieler da ist, dann dribbelt der Spieler Richtung Tor • Spieler kann seine Spielfeldzone nicht verlassen am Spielzonenrand kickt er Richtung Tor

32. Taktik • Spielfeld-Einteilung • Kommunikation der Agenten • Pass und Kick-Strategie • Defensiv-Strategie • Alternativ - Mannschaft

33. Defensiv-Strategie • Raumdeckung statt Manndeckung • Jeder Spieler ist für seinen Spielzonenbereich zuständig • Spieler geht direkt zum Ball, wenn er in seine Spielzone kommt

34. Taktik • Spielfeld-Einteilung • Kommunikation der Agenten • Pass und Kick-Strategie • Defensiv-Strategie • Alternativ - Mannschaft

35. Alternativ - Mannschaft • Nur ein Spieler-Typ (und Torwart) • Verbesserter Simple-Client • Spieler-Verhalten: • Finde den Ball • Laufe zum Ball • Kicke Richtung Tor • Erfolgreiche Strategie??? „keep it simple and stupid!“

36. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Beispiele • Verbesserungen

37. Beispiele • Orientierung • Dribbeln • Torwart-Verhalten

38. Orientierung

39. Orientierung – Wozu überhaupt • Für alle Objekte im Sichtradius die wichtigen Daten vom Server • (see Time ((ObjektName) Entfernung Richtung) • Keine Informationen zu übrigen Punkte • Deswegen: • Aufwendige Berechnung von Entfernung und Richtung zu Punkten außerhalb des Sichtradiuses • Berechnung nur für statische Punkt (z. B. Tor, Ecken, Mittelpunkt..)

41. Orientierung – Vorgehen (1/4) • Speicherung der statischen Objekte im Source-Code im Koordinatenformat • Das Koordinatensystem: y (-36.5, 20 ) (36.5, 20 ) (0,0) -x x (-36.5, -20 ) (36.5, -20 ) -y

42. Orientierung – Vorgehen (2/4) • Berechnen der eigenen Blickrichtung… • an Hand einer Linie • an Hand zweier Punkte (see ((f p r t) 10 42.3) ((f g r b) 24 36.7)…) (see ((l t) 65 45.4)…) (36.5, 20 ) 45.4° TOR 45.4° (52.5, -7.02 )

43. Orientierung – Vorgehen (3/4) • Berechnen der eigenen Position an Hand des nächsten Punktes und der Blickrichtung • Beispiel • Speicherung der Position als Koordinaten eines Koordinatensystems (36.5, 20 ) (27.9, 3 ) TOR

44. Orientierung – Vorgehen (4/4) • Berechnen der Entfernung und Richtung zu statischem Objekten • Korrektur der Richtung um eigene Blickrichtung (23.7, 12 ) TOR (52.5, 0 )

45. Dribbeln (1/3) • Wenn Ball außerhalb der Kick-Reichweite: • Lauf dem Ball hinterher • Sonst • Berechne Deine Position im übernächsten Tick (Bewegung durch Trägheit in diesem Tick und Beschleunigung durch Laufen im nächsten Tick) • Berechne die Position, zu der der Ball im übernächsten Tick soll (eigene zukünftige Position plus einem Abstand zwischen Spieler und Ball)

46. Dribbeln (2/3) • Berechne Weg, den der Ball von aktueller zu gewünschter Position zurücklegen muss • Berechne Beschleunigung, die Ball braucht um den Weg in zwei Ticks zurückzulegen (Aktueller Geschwindigkeitsvektor und Trägheit wird berücksichtigt)

47. Dribbeln (3/3) • Berechne Kraft, die eingesetzt werden muss, damit der Ball diese Beschleunigung erhält (Abstand zum Ball, Richtung zum Ball und Server-Variablen gehen ein)

48. Torwart-Algorithmus • Steht auf gedachter Linie von Tormittelpunkt zu Ball fünf Meter vor dem Tor • Läuft aus dem Tor, wenn der Ball in eine festgelegte Zone um das Tor kommt • Geht nach erfolgreicher Parade an die Strafraumgrenze und von dort Abschlag mit voller Power in Richtung Mittelpunkt

49. Unsere Mannschaft • Entwicklungsumgebung • Herangehensweise • Architektur • Taktik • Beispiele • Verbesserungen

50. Verbesserungen • Features, die dringend eingebaut werden sollten • Weitersagen des Ballbesitzes und der Ballposition • Freilaufen und Decken • Verbesserung der Mannschaftstaktik • Nice-to-have-Liste • Angepasstes Angriffs-Verhalten • Ausbau der GUI • Komplexere Spielzüge • Scoring-Modell