機(jī)器人足球第二部分.

1、家庭仿真基本規(guī)定 _AUAHome場(chǎng)景描述 場(chǎng)景描述規(guī)定當(dāng)前機(jī)器人所面臨的環(huán)境狀態(tài)，即當(dāng)前環(huán)境中出現(xiàn)的物體及其屬性，包括物體的種類、位置和其他屬性，以及機(jī)器人的狀態(tài)等。 仿真家庭機(jī)器人是一個(gè)3D 仿真機(jī)器人，在演示中可以看到機(jī)器人的外貌和立體時(shí)空?qǐng)鼍?，而我們?cè)陂_(kāi)發(fā)和研究時(shí)，要對(duì)他們進(jìn)一步抽象處理。抽象仿真環(huán)境 場(chǎng)景環(huán)境只有一個(gè)維度； 同一個(gè)位置只能放一個(gè)大物體，但可以放多個(gè)小物體； 每個(gè)物體的大小都是1，不存在因?yàn)橐粋€(gè)物體過(guò)大而占據(jù)兩個(gè)以上位置的現(xiàn)象； 機(jī)器人就是一個(gè)盤(pán)子和一只手爪的結(jié)合體； 機(jī)器人移動(dòng)沒(méi)有遠(yuǎn)近之分，到哪里的消耗都是一樣的。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子位置0：機(jī)器人位置1：humanblue

2、 cup位置2：sofared cupblue remote control位置3：televisiongreen bottleyellow book位置4：workspacegreen cup位置5：bedyellow remote control位置6：air conditioner位置7：worktableblue bookred bookyellow cup位置8：tablered cangreen canblue bottle機(jī)器人狀態(tài) 機(jī)器人有一個(gè)手爪，一個(gè)盤(pán)子，它們上面是否有東西也決定機(jī)器人的狀態(tài)。 location：機(jī)器人所在的位置，與物體位置的表達(dá)相同，機(jī)器人手爪和盤(pán)子上的東

3、西也和機(jī)器人有同一位置。 plate：機(jī)器人盤(pán)子的狀態(tài)，賦值為empty 或者某個(gè)“小物體”的編號(hào)。 hold：機(jī)器人手爪的狀態(tài)，賦值為empty 或者某個(gè)“小物體”的編號(hào)。 比賽中所用的場(chǎng)景描述以文件形式存儲(chǔ)，具體格式將在后面的課程中講解。 問(wèn)題求解往往不僅初始狀態(tài)描述，還需要一些領(lǐng)域知識(shí)，例如，一個(gè)東西只能有一個(gè)位置，機(jī)器人盤(pán)子中的東西會(huì)隨著機(jī)器人移動(dòng)。這些知識(shí)需要參賽者自己添加。機(jī)器人原子行動(dòng) 機(jī)器人原子行動(dòng)，體現(xiàn)機(jī)器人的基本行動(dòng)能力，是仿真平臺(tái)對(duì)機(jī)器人底層功能的抽象。原子行動(dòng)由其執(zhí)行條件和執(zhí)行效果來(lái)刻畫(huà)，執(zhí)行條件為一組對(duì)場(chǎng)景的約束，執(zhí)行效果為對(duì)場(chǎng)景的改變，機(jī)器人只能根據(jù)這些原子行動(dòng)來(lái)改

4、變場(chǎng)景。 參賽程序需要根據(jù)輸入的問(wèn)題，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出規(guī)劃結(jié)果，即原子行動(dòng)的序列。比賽平臺(tái)的評(píng)價(jià)程序?qū)⒏鶕?jù)此行動(dòng)序列的執(zhí)行效果與需要完成的任務(wù)做對(duì)比，并根據(jù)任務(wù)完成情況給規(guī)劃結(jié)果打分。具體評(píng)分原則在后面介紹。機(jī)器人移動(dòng) move(X)：機(jī)器人移動(dòng)到位置X。執(zhí)行條件為機(jī)器人不在此位置。執(zhí)行效果為機(jī)器人移動(dòng)到了位置X，不受此行動(dòng)影響的其他狀態(tài)屬性不變。 例如機(jī)器人在位置0，執(zhí)行move(5)的動(dòng)作之后，機(jī)器人的位置就變成了5，如果機(jī)器人的手爪或者盤(pán)子上面有物體，相應(yīng)的物體也移動(dòng)到5。 注意：這里的X是位置編號(hào)，后面幾個(gè)動(dòng)作的X代表物體編號(hào)。抓起與放下物體 catch(X)：機(jī)器人拿起物體X。執(zhí)行條

5、件為：X在機(jī)器人的可取范圍內(nèi)(機(jī)器人與X 在同一個(gè)位置內(nèi))，X可以拿的動(dòng)(X是小物體)，并且機(jī)器人手爪沒(méi)有拿其他東西。執(zhí)行效果為機(jī)器人手爪拿起了物體X，其他狀態(tài)屬性不變。 putdown(X)：機(jī)器人放下物體X。執(zhí)行條件為機(jī)器人手爪正拿著物體X。執(zhí)行效果為機(jī)器人手爪不再拿任何東西，其他狀態(tài)屬性不變。對(duì)門(mén)的操作 open(A)7：機(jī)器人打開(kāi)物體 A。執(zhí)行條件為機(jī)器人和 A 在同一個(gè)位置, 機(jī)器人手抓為空, 并且 A 的門(mén)關(guān)閉。執(zhí)行效果為 A 的門(mén)被打開(kāi)(dooropen(A)，其他屬性不變。 close(A)：機(jī)器人關(guān)上物體 A。執(zhí)行條件為機(jī)器人和 A 在同一個(gè)位置，機(jī)器人手抓為空，并且 A 的

6、門(mén)打開(kāi)。執(zhí)行效果為 A 的門(mén)關(guān)閉，其他屬性不變。對(duì)內(nèi)部物體的操作 putin(A;B)：機(jī)器人將小物體 A 放到 B 中。執(zhí)行條件為機(jī)器人和 B在同一個(gè)位置，A 在機(jī)器人手抓中，并且 B 的門(mén)打開(kāi)。執(zhí)行效果為，小物體 A 在 B 的內(nèi)部，機(jī)器人手抓為空，其他狀態(tài)屬性不變。 takeout(A;B)：機(jī)器人將小物體 A 從 B 中取出來(lái)，執(zhí)行條件為機(jī)器人和 B 在同一個(gè)位置,A 在 B 中，機(jī)器人手抓為空，并且 B 的門(mén)打開(kāi)。執(zhí)行效果為，機(jī)器人抓住小物體 A, 并且 A 處于 B 的外部，其他狀態(tài)屬性不變。機(jī)器人對(duì)盤(pán)子的操作 toplate(X)：機(jī)器人將物體X放入自己的盤(pán)子中。執(zhí)行條件為機(jī)器人

7、手爪拿著X，盤(pán)子中沒(méi)有其他物體。執(zhí)行效果為機(jī)器人手爪不再拿任何東西，X在盤(pán)子中，其他狀態(tài)屬性不變。 fromplate(X)：機(jī)器人將物體X從盤(pán)子中拿起。執(zhí)行條件為X在機(jī)器人盤(pán)子中，機(jī)器人手爪沒(méi)有拿其他物體。執(zhí)行效果為X不再在盤(pán)子中，機(jī)器人手爪拿著X，其他狀態(tài)屬性不變。任務(wù)描述 人機(jī)交互是家用機(jī)器人仿真比賽關(guān)注的一個(gè)重要方面。此次比賽中，參賽程序需要利用用戶提供的任務(wù)描述，計(jì)算出相應(yīng)的行動(dòng)規(guī)劃，其中，通過(guò)用戶給出任務(wù)描述來(lái)體現(xiàn)人機(jī)交互。 任務(wù)描述分為三種類型：目標(biāo)、約束和補(bǔ)充信息。 用戶給定的目標(biāo)代表用戶要求機(jī)器人完成的工作，對(duì)應(yīng)于希望達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)。“Give me the green bo

8、ttle.”，表示用戶希望最終“green bottle” 與用戶在同一位置。 約束表示完成給定任務(wù)過(guò)程中必須遵守的約束條件，或者環(huán)境所滿足的約束條件，例如“Do not catch any bottle on the table.”，表示在整個(gè)執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)器人都不能拿“table” 上的“bottle”。 用戶還可以提供關(guān)于初始場(chǎng)景的一些補(bǔ)充信息，例如“The red bottle is on the table.” 即使在初始場(chǎng)景描述中沒(méi)有規(guī)定“red bottle” 的位置，也可以根據(jù)這條信息和“table”的位置推出“red bottle” 的位置。任務(wù)描述方式 任務(wù)描述用兩種方式表

9、達(dá)，相應(yīng)的比賽分為兩個(gè)項(xiàng)目，其中一個(gè)用詞匯受限的自然語(yǔ)言（英語(yǔ)）來(lái)表達(dá)任務(wù)描述，另一個(gè)用一些確定的指令表達(dá)（相比自然語(yǔ)言的語(yǔ)法，指令表達(dá)式更清晰準(zhǔn)確）。指令交互：任務(wù)中物體的描述 用adj來(lái)概括物體的大小和顏色。 adj:= big | small | white | black | red | green | yellow | blue 用obj來(lái)表示物體，物體可以沒(méi)有顏色的描述，但一定要有物體種類（sort）的描述。 obj := sort|adj sort 場(chǎng)景描述中物體的種類清單如下： human（場(chǎng)景中唯一出現(xiàn)的用戶）, couch, chair, table,teapoy, boo

10、k, can, remote control, television,bottle, plant, cup, sofa, air conditioner, workspace, worktable,bed, desk, cupboard, refrigerator, wash machine，closet。（注：后四種物體可以被執(zhí)行open，close，putin，takeout）指令交互：指令的描述 指令中任務(wù)目標(biāo)task定義如下（obj1 與obj2 為指令中物體）： task:= give(human, obj1) | puton(obj1, obj2) |goto(obj1) |put

11、down(obj1) | pickup(obj1) | opendoor(obj1) | putin(obji;obj2) 指令中補(bǔ)充信息info定義如下： info:= on(obj1, obj2) | near(obj1, obj2) | onplate(obj1)|inside(obj1, obj2) j dooropen(obj) 指令中約束cons定義如下： cons:= not task | not info | not not info 指令ins:= task | info | cons。 比賽中用到的指令集是ins的集合。 下面給出這些指令的含義。 give(human, o

12、bj)：表示將物體 obj 給用戶。obj 是 “小物體”，要求 obj 最終在用戶的位置，并且它不在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)子上。 puton(obj1, obj2)：將物體 obj1 放到 obj2 上面。obj1 是 “小物體”，要求 obj1 在 obj2 所在的位置 (obj2 位置不變)，并且它不在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)子上。 goto(obj)：機(jī)器人移動(dòng)到 obj 所在的位置。 putdown(obj)：機(jī)器人放下物體 obj。obj 是 “小物體”，要求 obj 不再在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)子上。 pickup(obj)：機(jī)器人拿起物體 obj。obj 是 “小物體”，要求機(jī)器人的手爪握住

13、 obj 或者 obj 在盤(pán)子上。opendoor(obj): 機(jī)器人打開(kāi) obj. 要求 obj 被打開(kāi), 即 dooropen(obj)成立。 putin(obj1, obj2): 機(jī)器人將小物體 obj1 放到 obj2 中，要求 obj1 在obj2 內(nèi)部，并且 obj2 處于關(guān)閉狀態(tài)。info 含義如下： on(obj1, obj2)：表示物體 obj1 在 obj2 上面。解釋為在場(chǎng)景中，obj1與 obj2 在相同的位置，并且 obj1 不在機(jī)器人上。 near(obj1, obj2)：表示物體 obj1 在 obj2 旁邊。解釋為在場(chǎng)景中，obj1與 obj2 在相同的位置。

14、onplate(obj)：解釋為物體 obj 在機(jī)器人盤(pán)子上。 inside(obj1, obj2)：表示小物體 obj1 在大物體 obj2 里面。 dooropen(obj)：表示物體 obj 的門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)。cons 含義如下： not task：表示在環(huán)境的任何狀態(tài) (執(zhí)行某個(gè)行動(dòng)序列后的狀態(tài))，都禁止執(zhí)行 task 所規(guī)定的行動(dòng)。 not info：表示在環(huán)境的任何狀態(tài)，info 所描述的情況都禁止出現(xiàn)。 not not info：表示在環(huán)境的任何狀態(tài)，info 所描述的情況都必須保持。自然語(yǔ)言交互項(xiàng)目 自然語(yǔ)言交互項(xiàng)目中，用戶用詞匯受限的英語(yǔ)來(lái)表達(dá)任務(wù)描述。詞匯表雖然受限，但運(yùn)用

15、這些詞匯仍然可以構(gòu)造出復(fù)雜的句子和多種等價(jià)的表達(dá)。例如： “Give me the red bottle which is near the green bottle.” “The cup which is white is on the table.” “There must be a bottle on the desk.”自然語(yǔ)言詞匯表詞匯類型詞匯類型詞匯詞匯代詞 me冠詞 a, an, the助動(dòng)詞 must動(dòng)詞 do, be, give, put, go, catch介詞 on, near, next, to, down, which形容詞 white, black, red, gr

16、een, yellow, blue, big, small副詞 there, not名詞 plate, 所有物體的種類任務(wù)描述 對(duì)于任務(wù)描述中的目標(biāo)，一般用祈使句表達(dá)，例如：“Go to the table.”, “Pick up the bottle which is on the chair.”。其中主動(dòng)動(dòng)詞含義解釋如下（解釋為對(duì)物體位置和機(jī)器人狀態(tài)的要求，其中 A, B 指某個(gè)物體） give：一般用法為 “give somebody A” 或者 “give A to somebody”。作為任務(wù)，要求最終物體 A 的位置在 “somebody” 所在的位置，并且它不在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)

17、子上。 put：一般用法有兩種，第一種 “put A in /on/near /next to /down toB”，要求最終物體 A 在物體 B 所在的位置（B 位置不變），并且它不在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)子上，如果是 in 關(guān)系，表明將 A 放到 B 內(nèi)部。第二種 “put A down” 或者 “put down A”，要求 A 不再在機(jī)器人的手爪中或盤(pán)子上。 go：一般用法為 “go to A”，要求機(jī)器人移動(dòng)到 A 所在的位置。 pick：一般用法為 “pick up A”，要求機(jī)器人的手爪握住 A。 open：一般用法為 “open A”, 要求 A 被打開(kāi)。補(bǔ)充信息 對(duì)于補(bǔ)充信息，用

18、陳述句表達(dá)，例如：“The book is on the table.”，“The refrigerator is opened.”, “There is an open refrigerator.”。一般為 “Ais on/near/next to/inside B” 或者 “There is A on/near/next to/in B” 的形式，它們都解釋為 A 與 B 在同一個(gè)位置，如果是 in 關(guān)系，還表明 A 在B 的內(nèi)部，除了 B 為 plate 的情況，此時(shí)解釋為 A 在機(jī)器人的盤(pán)子里。約束信息 任務(wù)描述中約束用“Do not ”，“There must (not) be ”，或者“must(not) be ” 的方式表達(dá)。“Do not” 后面一般接任務(wù)目標(biāo)，例如 “Do not go to A”, “D