机器人足球语言系统结构及其虚拟机的构造

机器人足球语言系统结构及其虚拟机的构造 机器人足球语言系统结构及其虚拟机的构 造 ? 第24卷第2期 2003年2月 东北大学(自然科学版) JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience) Vo1.24.No.2 Feb.2003 文章编号:1005—3026(2003)02—0111-03 机器人足球语言系统结构及其虚拟机的构造 陈宁.徐心和 (东北大学信息科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,辽宁沈阳110004) 摘要:从语言的系统结构方面对机器人足球语言作了一些具体阐述,并从多方面描述了 RS语言的总体设计构思,勾勒出了该语言的轮廓.虚拟机是语言的运行环境基础,是语言构造过 程中的一个重要环节.根据机器人足球运动的特点构造了足球机器人虚拟机(SRVM),提出了区域 矢量化法则.通过对足球机器人虚拟机能力的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,为机器人足球语言的完备性提供了理论依据. 关键词:足球机器人;机器人语言;语法分析;语义分析;虚拟机;集合;区域矢量化;语言完备性 中图分类号:TP311文献标识码:A 目前,足球机器人系统主要使用C/C++进 行开发.用户也需要使用C/C++语言编写自己 的策略过程,然后再通过预先定义的接口把策略 加入到系统中去.C/C++语言是系统编程语言, 它的优点是灵活高效,但缺点是不易掌握.研发机 器人足球专用语言——RS语言就是希望能通过 这一种专用语言来缩短用户与系统间的距离.设 计RS语言的主要目的有两个:?促进足球机器 人系统的推广;?辅助策略系统的开发. 机器语言包含2个方面:形式和内容.语言的 形式是指语言的单词,语句的组成规则,也就是词 法,语法规则.广义地讲,语言的结构识别过程是人 工智能领域中的模式识别与匹配的过程【1,21.语言 的词法,语法解析一般由编译程序处理.编译原理 与技术是计算机科学中的一种比较成熟的技术 了,4J,因此,RS语言的构造可以从这方面得到很 多借鉴. 就内容来讲,机器人语言的内容大都有着很强 的针对性,这是由其具体的应用环境所约束的.考 察多种使用的语言J会发现有的机器人语言适 合处理具体的动作J,有的适合任务管理【10J,还有 的依赖于设计者对某些问题的特别理解.总而言 之,机器人语言的具体内容与机器人的应用环境和 应用目的直接相关.足球机器人语言的设计也不例 外,也可以说是利用了很多足球运动方面的特点. 1RS语言系统概述 机器人语言的设计有多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 可以选择:解 释,编译,直接生成目标代码,生成中间代码等等. RS语言实现过程是把RS语言源代码先翻译成 对应的C/C++代码,之后再通过C/C++编译 器翻译成机器指令执行,该过程如图1所示.也可 以对RS语言源代码进行解释执行,当遇到一条 动作命令时就向机器人发送相应的指令,这种方 案从感觉上讲很合情理,实现起来也较方便,但由 于解释执行的方式速度慢,所以不适合机器人足 球这种对实时性要求高的环境.以C/C++作为 中间代码是为了帮助开发人员控制底层细节问 题,编程人员可根据需要检查,跟踪系统的具体流 程,这对于高级的策略开发很有好处. 图1RS语言系统结构 Fig.1RS--1~gesystemstructure 足球语言的模糊性很强,直接从语法结构上完 整地分析出语义是很难做到的.从乔姆斯基的语法 理论来看,目前一般计算机语言使用的语法大都是 上下文无关文法,这种文法只能正确地识别句子的 结构,而不关心句子的含义,4J.当然使用一些能力 更强的文法可以有助于一部分语义内容的理解,例 如上下文相关文法,但这样做要花费更大的代价. 所以本文采用了语义处理方式,对于机器人足球语 言中的语义处理使用额外的处理方法. 收稿日期:2002—07—30 基金项目:国家自然科学基金资助项目(69875003). 作者简介:陈宁(1969一),男,辽宁沈阳人,东北大学博士研究生;徐心和(1940一),男. 河北临榆人,东北大学教授.博士生导师. l 112东北大学(自然科学版)第24卷 RS语言对于源代码的处理过程采用了计算 机语言处理的通用流程,总体上是:词法分析一语 法分析一语义处理一代码生成.图2是RS语言 系统的构造过程.可以看到RS语言由多个部分 构成,本文的重点放在足球机器人虚拟机的构造 过程上. 构造足球 机器人虚拟机 ? 建立构词规则 ? 建立语法规则 t 定义语义内容 图2as语言的构造 Fig.2kar~geconstruction 2足球机器人虚拟机(SRVM) 构造足球机器人虚拟机是RS语言构造过程 的第一步,是RS语言的基础.虚拟机定义了足球 机器人的基本行为集合,足球机器人的所有行为 都由该集合内的行为组合而成.RS语言翻译器的 作用是把源代码翻译成C/C++代码,所以RS 语言虚拟机要由C/C++的函数和结构来构造. 足球机器人基本行为决定了虚拟机的能力. 机器人足球语言的针对性很强,它只涉及有可能 发生在球场上的情况,所以足球机器人虚拟机应 尽可能完备地处理足球策略所涵盖的内容,不致 产生虚拟机无法处理而必须求助C/C++语言才 能解决的问题.虚拟机的能力直接影响机器人足 球语言系统的完备性. 2.1环境 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达 足球机器人的全部运动空间就是一个足球场, 需要用某种方式来表明球场环境信息,RS语言中 使用了一种矢量化的方法来标示球场上的位置,区 域.机器人足球赛是二维空间的运动,场上的位置, 区域可由点,线,面3个方面确定.点是最基本的元 素,只有位置,没有大小和方向.线由两个点构成, 通过约定可以给出线的方向,也就是矢量化一条直 线.在RS语言中,线由两个点定义而成,并且规定 线的方向由定义语句中先出现的点指向后出现的 点.例如:RS语言的定义语句POINTA,B;LINE LA,B;的意义是首先定义了两个点A和B,之后 又定义了一条直线L,直线L由A和B这两点确 定,并且L的方向由A指向B.可以规定直线的法 线方向为垂直于直线正方向并指向其左侧,也就是 直线指向沿逆时针旋转的方向.从图3中可以看到 ,Q两个部分,直线AB把平面划分为P区域P就 是直线AB法线所指向的区域.RS语言中的面定 图4中的阴影部 义为若干条直线法线方向的交集. 分三角形ABC就是由矢量直线AB,BC,CA的法 线方向区域的交集所围成的.RS语言中,POINT A,B,C;LINELA,B;AREAP,L;等语句定义了 图3中的区域P;POINTA,B,C;LINEL1A,B; LINEL2B,C;LEL3C,A;AREATripleL1, L2,L3;定义了图4中的三角形ABC内的区域 Dle.不难看出通过区域矢量化的方法可惟一地 标识出一个任意多边形区域. 2.2机器人操作 机器人小车是用两轮差动方式进行驱动,在 此基础上本文给出了RS语言对机器人操作的原 语,归纳起来有以下两类:?得到场上物体的位 姿;?控制机器人的运动. 2.3 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 计算 RS语言支持的基本数学计算有:加,减,乘, 除,幂运算. 2.4逻辑运算与知识表述 逻辑运算支持与,或,非等基本操作. 知识表达方式多种多样,RS语言所支持的知 识表达形式是产生式规则,即IF-THEN形式,这 就是说从理论上讲,使用IF-THEN形式所能表 述的策略过程通过RS语言都可以实现. 这样可从上述4个方面基本上归纳出了RS 虚拟机的集合元素,如表1所示. 表1示意了SRVM集合的几方面元素.表中 C/C++函数使用的都是谓词逻辑表达方式,谓 词表述形式有利于语言的翻译实现.当然,表1中 的SRVM集合只是一个示例性的框架,实际上可 以合理地丰富集合中的内容. ? 第2期徐宁等:机器人足球语言系统结构及其虚拟机的构造113 表1SRVIVl集合元素 TabIe1ElementsofSRVMset SR虚拟机集合元素说明 BOOLIn(Robot,Area)判断物体是否在某一区域内 voidToPosition(Robot,使机器人运动到某点 Point) voidTurnAngle(Robot,使机器人转过一定的角度 Angle) voidGetPosition(Robot,得到机器人的位置 *Point) voidGerAngle(Robot,*得到机器人的角度 Angle) +,一,*,/,**加,减,乘,除,幂运算 AND,OR,NOT逻辑运算 IF…THEN…知识表述,产生式规则 值得讨论的一点是对循环结构的支持问题. 循环结构为一般编程语言所广泛采用的,但在RS 语言中却有些特殊之处.足球机器人系统流程整 个框架就是一个大的循环,经RS语言翻译器所 得到的代码将被放置到系统对策略过程调用的位 置上,这就意味着RS语言本身就隐含一个循环 结构.再者,系统对发送给足球机器人的命令有限 制:一个周期(大循环)只能向每个机器人发送一 条指令,所以在一个周期内对机器人的循环控制 操作变得没有意义了.这些情况就使得引入循环 结构的意义变小,但为了提供一些其他计算上的 方便,还是建议加入循环结构处理. 3SRVM的能力 理想情况是使用RS语言能表达所有有关机 器人足球运动各种情况,也就是希望RS语言在 处理足球机器人策略问题上尽量做到完备.因为 语言只起一个沟通桥梁的作用,RS语言的完备性 最终由SRVM的能力所决定,所以要想弄清RS 语言的作用范围就有必要从理论上分析一下所构 造的虚拟机的能力.SR??支持基本的算术,逻 辑等运算,因此在算术,逻辑处理方面的能力与一 般计算机是一致的.在机器人的控制方面,SRVM 的能力与底层的相关源语函数有关,例如: ToPosition(Robot,Point)(控制机器人到定点)函 数可能有路径,速度等多种处理选择,不同的实现 决定了机器人的不同的基本动作,这就决定了机 器人基本的活动能力.矢量区域规则可以惟一指 明任何一个多边形,理论上也就可以逼近任何一 个曲面,事实上,多边形已经可以应付足球比赛中 的各种区域划定情况了. 参考文献: [1]王永庆.人工智能:原理?方法?应用[M].西安:西安交通 大学出版社,1994.49一l14. 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