NEW水中机器人使用说明书.docx

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1、水中机器鱼说明书（策略部分详解）绪论在机器鱼实验室多年的过程，收获颇多，也希望大家能够后浪推 前浪，在机器鱼实验室中收获知识，收获成长。机器鱼的控制，相当于参照一条真正鱼的行动方式，需要“眼睛” 来识别，需要“尾巴”来获得动力，需要一个“脑子”做决策。我们 针对实体鱼来说明一下，“眼睛”就是我们鱼池上方的摄像头，动力 就是鱼体内的舵机，决策的“脑子”就是我们的程序。本次所写内容是根据自己的编程的经验，总结给大家，主要内容 是机器鱼程序的讲解和编程思路的分析。我们重要讲解的是关于策略部分的内容。首先说明程序用到的参 数的定义和一些参数的使用含义，接着是对于程序中用到关键方向的 具体解释，在然后是

2、解释控制程序中一些基本的程序，例如点到点函 数，计算角度的函数，计算距离的函数。其中重点讲解的是点到点函 数，往后就是具体函数的简单实例，像场地追逐的程序，1VS1程序， 具体说明程序的编写思想和鱼在对应情况的执行方式。希望大家一定要掌握好关键用到的方向的参数定义，还有点到点 函数的作用，可以从场地追逐这个最简单的程序中开始进行程序的编 写，最后理解好1VS1程序，以后编写其他的不同项目的程序时应该 能够应付过来。最后，希望这个仓促中编写的程序讲解能够给大家带来帮助，从中出现的错误也希望指正，一些关于编程的思想也一起交流。知识导航绪论2机器鱼控制的基本定义4鱼的基本表示方式，如图一。4鱼池的基

3、本模型定义，如图二5 基本的方向设定，如图三6机器鱼基本控制策略讲解7类函数的定义7最基本的定义变量说明71）程序的定义的最基本变量有四个： 72）基本变量在程序中的获取8三个基本服务函数91）角度函数此函数所测算的角度建立于绝对坐标系基础上92）距离函数103）转换角度函数10点到点函数的讲解11点对点底层函数详解11具体程序的编写举例14 场内追逐的程序示例141V1综合测试实例16机器鱼控制的基本定义我们需要先了解机器鱼的一些最基本的定义的东西，这样后面的学习中会更简单一些。鱼的基本表示方式，如图一。2AC线段就是天线的高度，而程序中鱼中心的位置就是定义为天线的位置。BC段就是鱼头鱼池的

4、基本模型定义，如图二AFBXIJ，球门发球 O.点,球门2K左半场右半场DCEIYI、r程序中定义坐标系的方式为，以火点为坐标系原点，戍日为X轴且右为正向, AD为Y轴且下为正向。AB就是鱼池的长度，在大平台软件中表现为像素的多少，在640到7 2 。的范围内。BC就是鱼池宽度大平台表现像素的大小，在360到4 8 0的范 围内。点就是比赛的发球点，在EF中线和JK中线交点上。鱼池分左半场与 右半场，和上下半场。共有两个球门。在程序中判断鱼在左还是右半场，就是判断鱼的X坐标是否大于中线EF的X坐标，同 理判断鱼在上还是下半场就是判断鱼的Y坐标是否大于JK中线的Y坐标。基本的方向设定，如图三PJ

5、图三基本的方向设定 i鱼中心 位置鱼头方向逆时针为 正向角顺时针为负向角 K鱼池 左上角* OE方向为对于方向的设定，存在两个坐标系，一个是绝对坐标系，就是以鱼池左上角 为原点的坐标系BAC,还有一个是相对参考坐标系，就是一鱼中心位置为原点, 鱼头方向0E为轴方向的坐标系。对于相对参考坐标系，0E为鱼头方向，以鱼头方向为参照，程序中定义是 逆时针为正向角度，顺时针为负向角度。所以，表示的话NEOK为一45, NEOJ为60。另外对于绝对坐标系，它的方向正负判断则是相反的，顺时针为正向角度， 逆时针为负向角度，具体原因会在后期解释Angle函数时提道，平常我们经常用 到的就是绝对坐标系下的角度，

6、因此综上，这是我们程序编写必须要了解的基本 参数的意义大家需要重点掌握的是基本方向的设定，我们后面理解程序的时候会 觉得简单一些。机器鱼基本控制策略讲解类函数的定义程序中变量都定义为C+语言中“类”的方式。至于什么是“类”，简单理解是 定义的对象、变量包含同样的特性，作为一种形式提供给我们使用的一种函数类 型，定义一种类需要进行实例化，说明类的具体内容，包含的参数，变量，对象 是什么。更多的大家可以具体上网查，我们需要知道有这种东西，能用就行。它的基本形式是：Cpoint+变量名；通道临时目标点：指所控制的鱼在一定的区域范围内需要到达的位置。最基本的定义变量说明1）程序的定义的最基本变量有四个

7、：1、鱼中心坐标；2、球中心坐标；3、鱼头方向；4、球门中心坐标下面具体说明定义鱼中心坐标是：CPoint f_pt :f是fish的简写，pt表示坐标，f_pt是鱼的中心坐标，鱼中心坐标f_pt。定义球的中心坐标是：CPoint b_pt :b是Ball的简写，pt是坐标，b_pt就是球的中心坐标。定义球门中心坐标是：CPoint g_pt :g是goal （球门）的简写，pt是坐标，所以g_pt代表球门坐标。定义鱼头方向是：double f_dir :f就是fish简写，dir是direction的简写，这是一个双精度的变量。绝对坐标系中范围是项，丸，所以程序中鱼头方向的范围就是项，丸。大

8、家或许有疑问，为什么鱼头方向是双精度的变量而其他的三个是类呢。因为其他三个都是 包含这x和y坐标，也就是类包含相同的参数（对象），而鱼头方向没有包含这些，仅仅是 一个-n，n 的变化范围。我们定义了最基本的四个变量，那么程序中是怎么获得的呢，我们下面来说明。 针对三个类(鱼中心坐标，球中心坐标，球门中心坐标)，我们大平台已经写好 对这些这些类的定义和例化函数，具体我们不需要了解。获取的函数也已经写好， 就是简单的调用一个函数就行。具体程序是对鱼中心坐标的获取 f_pt=m_FishInfo0.GetCenterPt();m_FishInfo0.GetCenterPt()是一个类函数，不需要具体

9、了解函数具体内容， 只需要记住其实现的功能。功能是获取鱼的中心坐标。m_FishInfo0m_是标识作用，fish代表“鱼”，info代表“输入”数字数字代表鱼的编号 这个获取的是0号鱼的，GetCenterPt()代表获得中心坐标。那么 2 vs 2 程序获取 0 号是：f_pt0=m_FishInfo0.GetCenterPt();程序获取 1 号是；f_pt1=m_FishInfo1.GetCenterPt();对球中心坐标的获取是：b_pt=m_goalinfo.GetBallPt();m_goalinfo.GetBallPt()是一个类函数，功能是获得球中心坐标m_goalinfo0

10、同时在2013的新平台上也需要输入鱼的编号m_是标识作用，goal代表球门，info是“输入”，GetBallPt()代表球中心坐标对球门中心坐标的获取是：g_pt=m_Channel0.center ;数字中括号内部的数字代表获取的是第几个通道的坐标。如果很多个通道可以代替临时目标点的作用吗？对鱼头方向的获取是：f_dir=m_FishInfo0.GetDirection();数字也是同样的含义，代表获取的方向是第几条鱼的。三个基本服务函数程序中还有最简单的三个服务函数。1 获取角度函数 Angle(CPoint point,CPoint aimer);2获取距离函数Distance(x,y

11、)；其中形参都是定义为类”。3转换角度函数Checkangle(double dir)形参类型是双精度。大家有英文字母的含义应该就了解函数的作用了。请记住三个函数的功能。1) 角度函数此函数所测算的角度建立于绝对坐标系基础上Angle(CPoint point,CPoint aimer)具体定义如下：Angle(CPoint point,CPoint aimer) 声明函数，两个类的形参point 和 aimer double a;a=atan2(double)(aimer.y-point.y),(double)(aimer.x-point.x);就是求一个反正切的角度return a; 返回

12、一个角度值范围是-n/2, n/2(这个很重要，记住范围)红色为point 黑色为aimer2) 距离函数Distance(CPoint point,CPoint aimer)函数具体定义如下： Distance(CPoint point,CPoint aimer) double a;a=sqrt(double)(point.x-aimer.x)*(point.x-aimer.x) + (double)(point.y-aimer.y)*(point.y-aimer.y);/就是一个求距离的平方根公式 return a; /返回距离值，双精度类型 3) 转换角度函数Checkangle(dou

13、ble dir)具体定义如下：Checkangle(doubl e dir) /把 dir 换算成-pip i之间的数 if(dirPI) dir-=2*PI;else if(dir100)下面是鱼和目标点的距离大于100像素的情况( if(dir1-5&dir15)action.direction=7;else if(dir1-10) action.direction=5;else if(dir1-30) action.direction=4;else if(dir1-50) action.direction=2;else if(dir1-70) action.direction=1;els

14、e if(dir1-90) action.direction=0;else if(dir15&dir110&dir120&dir140&dir150&dir180&dir1-5&dir15)action.direction=7;else if(dir1-20) action.direction=4;else if(dir1-40) action.direction=1;else if(dir1-60) action.direction=0;else if(dir1-70) action.direction=0;else if(dir1-90) action.direction=0;else i

15、f(dir15&dir120&dir130&dir150&dir170&dir190) action.direction=14;else if(dir1120)action.direction=14;elseaction.direction=14;m_FishInfo.SetAction(action);具体程序的编写举例下面我们进行一些简单程序编写讲解，主要有两个，一个是最简单的场内追逐比赛的程序，另一个是1VS1的程序。请大家好好理解，学会如何编程场内追逐的程序示例我们把鱼池共分为八个部分，每个部分的判定条件是根据X坐标和Y坐标来划分的。鱼在 每个区域都会有一个目标点，鱼在该区域时就会游向

16、该目标点。需要编写的就是鱼在当前区域 下鱼游向目标点的程序。下面具体说明区域 A 程序：if(f_pt.x40&f_pt.y40&f_pt.x320&f_pt.y320&f_pt.x600&f_pt.y600&f_pt.y600&f_pt.y240)(goal_pt.x = 600;/E目标点的x坐标goal_pt.y = 440;/y 坐标m_action0.speed=15; /鱼的速度设置为最大15m_action0.mode=0；/鱼的速度模式为 0Roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_FishInfo0); /调用点到点函数，执行动作 区域 F 程序：if(f

17、_pt.x320&f_pt.x240)(goal_pt.x =320;/F目标点的x坐标goal_pt.y = 470;/y 坐标m_action0.speed=15; /鱼的速度设置为最大15m_action0.mode=0；/鱼的速度模式为 0Roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_FishInfo0); /调用点到点函数，执行动作 区域 G 程序：if(f_pt.x40&f_pt.x240)(goal_pt.x =320;/G目标点的x坐标goal_pt.y = 20;/y 坐标m_action0.speed=15; /鱼的速度设置为最大15m_action0.mo

18、de=0；/鱼的速度模式为 0Roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_FishInfo0); /调用点到点函数，执行动作 区域 H 程序：if(f_pt.x240)(goal_pt.x = 20;/ H目标点的x坐标goal_pt.y = 240;/y 坐标m_action0.speed=15; /鱼的速度设置为最大15m_action0.mode=0；/鱼的速度模式为 0Roundp2p(goal_pt,m_action0,0,m_FishInfo0); /调用点到点函数，执行动作 这就是场地追逐很简单的程序例子，简单易懂。程序很简单，所以存在这一些缺点。第一 个是程序

19、对场地分类不够精细，鱼在实际游动的时候往往偏差较大，第二个是目标点根据场地 就变化，修改目标点坐标过程繁琐。这里给出简单的形式是希望大家理解编程的方式，自己能够编写简单的程序，在水池让鱼 游起来，实现追逐功能。针对程序的优化，第一个大家可以把场地划分更多的区域，进行精细 化，第二个大家可以改用设置通道的方式代替目标点，这样修改目标点坐标就很方便了。希望 大家可以多多思考，交流，优化程序。1V1综合测试实例CPoint f_pt;/鱼的中心点坐标f_pt=m_FishInfo0.GetCenterPt();/GetCenterPt()返回中心点坐标double f_dir;/鱼的方向，-PI,P

20、If_dir=m_FishInfo0.GetDirection();CPoint tempt0,tempt1,tempt2,tempt3,tempt4,tempt5;CPoint f_headpt;/point of fishs headf_headpt=m_FishInfo0.GetHeadPoint();CPoint b_pt; /球的中心点坐标b_pt=m_goalinfo.GetBallPt();CPoint g_pt; /球门中心点坐标g_pt=m_Channel0.center;double disfishtoball;disfishtoball=Distance(f_pt,b_p

21、t);/鱼到球的距离double dirballtogoal;dirballtogoal=Angle2(b_pt,g_pt);/球到目标点的角度double r=9.0;/右攻目标点tempt0.x=b_pt.x-1.3*r*cos(dirballtogoal);tempt0.y=b_pt.y-0.2*r*sin(dirballtogoal);在球门右攻tempt4.x=b_pt.x-2*r*cos(dirballtogoal);tempt4.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal);/左攻目标点tempt1.x=b_pt.x+1.3*r*cos(dirballtogoa

22、l);tempt1.y=b_pt.y+0.1*r*sin(dirballtogoal);在球门左攻tempt5.x=b_pt.x+2*r*cos(dirballtogoal);tempt5.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal);/球门目标点tempt2.x=b_pt.x-1.4*r;tempt2.y=b_pt.y-0*r*sin(dirballtogoal);/ (右攻)tempt3.x=b_pt.x+1.5*r;tempt3.y=b_pt.y+0.1;/0*r*sin(dirballtogoal);/ (左攻)、 bool m_right;if(g_pt.x378)

23、m_right=true;elsem_right=false;if (m_right)(if (f_headpt.x610)(if( b_pt.y=212) /球门程序(if(disfishtoball35)(m_action0.mode=0;m_action0.speed=14;else(m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt2,m_action0,0,m_FishInfo0);else(if(disfishtoball35)(m_action0.mode=0;m_action0.speed=13;else(m_action0.m

24、ode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt4,m_action0,0,m_FishInfo0);else(ROFISH工程训练中心出品-18 -if(disfishtoball35)(m_action0.mode=0;m_action0.speed=13;else(m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt0,m_action0,0,m_FishInfo0);else(if (f_pt.y5/6*PI&f_dir-2/3*PI&f_dirPI/2)(m_action0.mode=1;m_action0

25、.direction=0;else(m_action0.mode=0;m_action0.direction=f_dirb_pt.y+r)/鱼在球右下面(m_action0.speed=15;if( f_dir5/6*PI&f_dir-PI/2&f_dir2/3*PI )(m_action0.mode=1;m_action0.direction=14; else(m_action0.mode=0;m_action0.direction=f_dir0?2:12;else/鱼和球的Y值相同。(m_action0.speed=15;if (f_dir-2/3*PI)(m_action0.mode=1

26、;m_action0.direction=f_dirb_pt.x+1.4*r)/鱼在球右边(if (b_pt.x95)(if (b_pt.y227)(if(disfishtoball35)/the velosity change easy to approach ( m_action0.mode=0;m_action0.speed=14; else (m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt3,m_action0,0,m_FishInfo0);else(if(disfishtoball35)/the velosity change e

27、asy to approach (m_action0.mode=0;m_action0.speed=13;else(m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt5,m_action0,0,m_FishInfo0);else(if(disfishtoball35)/the velosity change easy to approach(m_action0.mode=0;m_action0.speed=12;else(m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;Roundp2p(tempt1,m_action0,

28、0,m_FishInfo0);else(if (f_pt.yb_pt.y-r)/鱼在球左上面(/m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;if (f_dir-PI/6)(m_action0.mode=0;m_action0.direction=7;else if(f_dirPI/2&f_dir-PI/3)(m_action0.mode=1;m_action0.direction=14;else(m_action0.mode=0;m_action0.direction=f_dirb_pt.y+r)/鱼在球下面(/m_action0.mode=0;m_action0.speed=15;if (f_dir-PI/6)(m_action0.mode=0;m_action0.direction=7;else if(f_dir1/3*PI)(m_action0.mode=1;m_action0.direction=0;else(m_action0.mode=0;m_action0.direction=f_dirPI/4&f_dir-PI/4)(m_action0.mode=1;m_action0.direction=f_dir0?14:0;else(m_action0.mode=0;m_action0.direction=7;return TRUE;