水中機(jī)器魚(yú)大賽技術(shù)文檔.doc

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參賽學(xué)校：某大學(xué) 參賽隊(duì)名：水中機(jī)器魚(yú)隊(duì) 參賽項(xiàng)目：水中機(jī)器人全局視覺(jué)水球2VS2 文檔內(nèi)容: 摘要 本文章是參加2015年中國(guó)水中機(jī)器人大賽。 本文描述了 軟件功能介紹，硬件介紹，基本操作，策略編寫(xiě)，策略加載。 引言 今年來(lái)理工學(xué)院十分重視機(jī)器人比賽團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，訓(xùn)練和參賽，并特地提供了實(shí)驗(yàn)室，給予了大量人力，物力和財(cái)力支持，以鼓勵(lì)有興趣的同學(xué)們投入到相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究中。 我隊(duì)主要致力于機(jī)器智能的研究。在機(jī)器人的研究方面，著重于機(jī)器人編程軟件及組裝方面。在仿人形機(jī)器人中，我們隊(duì)主要熟悉MURobot大平臺(tái)（含小平臺(tái)），攝像頭驅(qū)動(dòng)，CP210X驅(qū)動(dòng)安裝及應(yīng)用，并用C++語(yǔ)言編寫(xiě)策略，使仿真魚(yú)在水中完成各項(xiàng)任務(wù)。 機(jī)器魚(yú)的控制，相當(dāng)于參照一條真正魚(yú)的行動(dòng)方式，需要“眼睛”來(lái)識(shí)別，需要“尾巴”來(lái)獲得動(dòng)力，需要一個(gè)“腦子”做決策。我們針對(duì)實(shí)體魚(yú)來(lái)說(shuō)明一下，“眼睛”就是我們魚(yú)池上方的攝像頭，動(dòng)力就是魚(yú)體內(nèi)的舵機(jī)，決策的“腦子”就是我們的程序 比賽規(guī)則如下： 裁判鳴哨開(kāi)球后，所有的機(jī)器魚(yú)由各參賽隊(duì)員手動(dòng)啟動(dòng)。在裁判哨聲前搶先啟動(dòng)的機(jī)器魚(yú)將被警告，二次警告后將被移離比賽場(chǎng)地，不得再參加比賽。 比賽分上下兩個(gè)半場(chǎng)。在上半場(chǎng)開(kāi)場(chǎng)時(shí)，A隊(duì)機(jī)器魚(yú)從靠近水球點(diǎn)出發(fā)，B隊(duì)機(jī)器魚(yú)從本方球門(mén)處出發(fā)，以體現(xiàn)開(kāi)球優(yōu)勢(shì)；同理，在下半場(chǎng)開(kāi)場(chǎng)時(shí)，B隊(duì)機(jī)器魚(yú)從靠近水球點(diǎn)出發(fā)，A隊(duì)機(jī)器魚(yú)從本方球門(mén)出發(fā)。 若有一方進(jìn)球后，則重新開(kāi)球。被進(jìn)球方的機(jī)器魚(yú)從靠近水球點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)球方的機(jī)器魚(yú)則從本方球門(mén)出發(fā)。 機(jī)器魚(yú)要求： 機(jī)器魚(yú)游動(dòng)方向定義為長(zhǎng)度，擺動(dòng)方向定義為厚度，兩者垂直方向定義為高度。 頭部長(zhǎng)度：150-180mm 頭部高度：60-90mm 頭部厚度：30-50mm 尾部長(zhǎng)度（不包括尾鰭）：160-190mm，尾部高度厚度不得超過(guò)頭部 尾鰭長(zhǎng)度：沿長(zhǎng)度方向50-80mm，沿高度方向90-120mm 胸鰭尾鰭材料：采用較硬塑料材料，不得用金屬材料，以免比賽中刮壞 尾部材料：尾部統(tǒng)一使用橡膠皮套 機(jī)器魚(yú)顏色為黑色，可以在機(jī)器魚(yú)的尾鰭側(cè)面粘貼學(xué)校的名稱、標(biāo)志或編號(hào)，以區(qū)別不同球隊(duì)的機(jī)器魚(yú)。 每個(gè)機(jī)器魚(yú)重量不得超過(guò)2kg；在不受擠壓的情況下，機(jī)器魚(yú)必須能夠放進(jìn)一個(gè)底面半徑為75mm，高為450mm的圓筒里面。 一、軟硬件安裝 1.1水池的搭建 比賽場(chǎng)地為長(zhǎng)方形水池，包括兩臺(tái)比賽電腦、一個(gè)支架、兩個(gè)個(gè)攝像頭，兩套球門(mén)、兩個(gè)無(wú)線通信模塊。 水池內(nèi)部矩形區(qū)域?yàn)樽罱K的有效比賽場(chǎng)地，不包括水池壁及球門(mén)架兩側(cè)區(qū)域，有效比賽場(chǎng)地尺寸為2700 mm 2000 mm 300mm（長(zhǎng)寬高） 1.2MURobot控制平臺(tái)安裝 ①在U盤(pán)“軟件驅(qū)動(dòng)”目錄下選擇“MURobot”安裝文件，例如上圖所示電腦系統(tǒng)為32位，在安裝文件時(shí)選擇32位安裝包，雙擊打開(kāi)。（32位安裝包和64位安裝包區(qū)別：32位安裝包為X86,64位安裝包為X64）。如下圖 ②打開(kāi)32位“MURobot”安裝文件，雙擊運(yùn)行里面安裝包，根據(jù)下圖順序進(jìn)行安裝。 ③正常安裝完成后桌面會(huì)出現(xiàn)三個(gè)快方式，此時(shí)MURobot控制平臺(tái)安裝完畢，如下圖所示（如不能正常安裝查閱附表1-001） 二、軟件功能介紹 2. 1、串口介紹 串行接口（Serialport）又稱“串口”，主要用于串行式逐位數(shù)據(jù)傳輸。 在全局視覺(jué)機(jī)器魚(yú)上我們利用串口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在使用全局魚(yú)平臺(tái)時(shí)，將無(wú)線發(fā)射模塊（參考硬件篇）通過(guò)USB與電腦連接，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)串口的COM口。 接下來(lái)介紹串口端口號(hào)的查找，鼠標(biāo)右擊桌面“計(jì)算機(jī)”圖標(biāo)，單機(jī)“屬性”，出現(xiàn)計(jì)算機(jī)屬性界面，單機(jī)打開(kāi)左上角的設(shè)備管理器，按下圖操作來(lái)找到串口端口號(hào)，此串口端口號(hào)是為使用大平臺(tái)、小平臺(tái)時(shí)打開(kāi)串口號(hào)做準(zhǔn)備的，在使用大平臺(tái)、小平臺(tái)時(shí)時(shí)會(huì)按照此端口號(hào)打開(kāi)串口。 2.2、大平臺(tái)介紹 大平臺(tái)是對(duì)機(jī)器魚(yú)所在環(huán)境進(jìn)行分析處理另外處理程序代碼與機(jī)器魚(yú)互傳指令實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一個(gè)操作平臺(tái)。雙擊桌面快捷方式，運(yùn)行大平臺(tái)，進(jìn)入大平臺(tái)主界面，如下圖 (1).通信參數(shù)設(shè)置 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“通信參數(shù)設(shè)置”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，就可以進(jìn)入通信時(shí)各參數(shù)設(shè)置，功能如下圖所示 (2).圖像參數(shù)設(shè)置 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“圖像參數(shù)設(shè)置”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，可以對(duì)攝像頭采集的圖像。 (3).目標(biāo)識(shí)別控制 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“目標(biāo)識(shí)別”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，可對(duì)打開(kāi)的原始圖像（Original）中目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別控制。 選擇魚(yú)或球或環(huán)方法：點(diǎn)擊要選魚(yú)、球或環(huán)序號(hào)在原始圖像上框選要選擇的對(duì)象即可選擇，按住0框選需取消對(duì)象即可取消選擇。 選擇A隊(duì)1-8號(hào)魚(yú)的快捷鍵分別是：1、2、3、4、5、6、7、8； 選擇B隊(duì)1-8號(hào)魚(yú)的快捷鍵分別是：Q、W、E、R、T、Y、U、I； 選擇1-9號(hào)魚(yú)的快捷鍵分別是：A、S、D、F、G、H、J、K、L； (4).原始圖像控制 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“原始圖像”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，可以設(shè)置加載策略時(shí)使用的臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)或是障礙物。 (5).前景圖像 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“前景圖像”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，能顯示捕捉的背景圖像。 (6).信息顯示 通過(guò)大平臺(tái)主界面的“信息顯示”按鍵，單機(jī)打開(kāi)，能實(shí)時(shí)顯示攝像頭捕獲信息。 2.3.小平臺(tái)介紹 (1).小平臺(tái)打開(kāi)方式 ①通過(guò)大平臺(tái)主界面的“調(diào)試助手”按鍵，單機(jī)打開(kāi)小平臺(tái)。 ②在U盤(pán)“軟件驅(qū)動(dòng)”目錄下，按下圖所示打開(kāi) (2).基本控制 通過(guò)基本控制可對(duì)機(jī)器魚(yú)進(jìn)行手動(dòng)操控，連接檢測(cè)等操作。 (3).高級(jí)控制 頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位赫茲（HZ）。通常在發(fā)射和接收頻率相同的情況下進(jìn)行信號(hào)傳遞、交互。本機(jī)器魚(yú)發(fā)射模塊和機(jī)器魚(yú)都有6個(gè)一一對(duì)應(yīng)的頻率，當(dāng)兩者頻率相同時(shí)可以進(jìn)行通訊。 ID：身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼，也稱為序列號(hào)或帳號(hào)，是某個(gè)體系中相對(duì)唯一的編碼。在全局視覺(jué)機(jī)器魚(yú)中，當(dāng)發(fā)射模塊和機(jī)器魚(yú)頻率相同時(shí)利用不同的ID來(lái)區(qū)分不同的魚(yú)。 在更改機(jī)器魚(yú)時(shí)一定要辨清頻率和ID之間的關(guān)系。 (4).關(guān)節(jié)調(diào)直 當(dāng)打開(kāi)魚(yú)的開(kāi)關(guān)魚(yú)不能正?？囍钡臅r(shí)候，需要用到“關(guān)節(jié)調(diào)直“功能。 (5).參數(shù)設(shè)置 當(dāng)機(jī)器魚(yú)游動(dòng)效果不理想時(shí)，或在做科研時(shí)需通過(guò)“參數(shù)設(shè)置”修改一些參數(shù)。 (6).模式設(shè)置 對(duì)一條或多條編輯一些小命令，進(jìn)行自動(dòng)執(zhí)行，可用于機(jī)器魚(yú)檢測(cè)或展示。 ① 單機(jī)“模式設(shè)置”打開(kāi)設(shè)置界面，保證機(jī)器魚(yú)與小平臺(tái)連接正常，如下圖操作 ② 每條魚(yú)（每個(gè)ID）可以編輯10個(gè)不同時(shí)間段的動(dòng)作指令。 三、硬件體系結(jié)構(gòu) 3.1機(jī)器魚(yú) 機(jī)器魚(yú)是多水下機(jī)器人平臺(tái)的執(zhí)行者，可以實(shí)時(shí)接收信息執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，也可以實(shí)時(shí)反饋信息給大平臺(tái)或小平臺(tái)。機(jī)器魚(yú)在使用時(shí)注意避免與尖銳物品碰撞，不要使電池過(guò)放電。機(jī)器魚(yú)在不使用時(shí)氣孔打開(kāi)，放在干燥蔭涼的環(huán)境中，保證機(jī)器魚(yú)電量在50%以上。下面是機(jī)器魚(yú)實(shí)物與結(jié)構(gòu)圖。 3.2無(wú)線發(fā)射模塊 大平臺(tái)發(fā)出的指令通過(guò)無(wú)線模塊傳遞給機(jī)器魚(yú)，同時(shí)可以接收機(jī)器魚(yú)反饋的信息通過(guò)串口傳遞給大平臺(tái)或小平臺(tái)。下圖為發(fā)射模塊和USB接口線 1、 攝像頭 攝像頭在工作時(shí)采集圖像信息相當(dāng)于一個(gè)傳感器，可獲得機(jī)器魚(yú)的各種信息傳遞給大平臺(tái)進(jìn)行處理，來(lái)分析魚(yú)的坐標(biāo)，方向以及其他運(yùn)動(dòng)信息。下圖是攝像頭以及攝像頭USB線 四、基本操作 4.1機(jī)器魚(yú)開(kāi)機(jī)和充電 根據(jù)機(jī)器硬件介紹的開(kāi)關(guān)位置撥動(dòng)機(jī)器魚(yú)開(kāi)關(guān)（開(kāi)關(guān)在魚(yú)皮內(nèi)部），開(kāi)關(guān)有三個(gè)檔位，當(dāng)機(jī)器魚(yú)不使用時(shí)將檔位撥到中間檔位，開(kāi)關(guān)偏向魚(yú)身左方或右方時(shí)可進(jìn)行開(kāi)啟或充電（具體檔位根據(jù)機(jī)器魚(yú)而定，如果偏左是開(kāi)啟機(jī)器魚(yú)那么另一方即是充電）。 開(kāi)機(jī)：撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，機(jī)器魚(yú)會(huì)稍微顫動(dòng)一下，然后尾部呈繃直狀態(tài)。（若不繃直請(qǐng)參考“燒寫(xiě)底層”操作，如果仍然無(wú)法解決請(qǐng)查閱附表1-003） 充電：充電器有兩個(gè)輸出接頭，紅接口為正極，黑接口為負(fù)極。把開(kāi)關(guān)撥至與機(jī)器魚(yú)開(kāi)機(jī)相反方向，根據(jù)機(jī)器魚(yú)硬件介紹中俯視圖，充電器正極接機(jī)器魚(yú)正極，充電器負(fù)極接機(jī)器魚(yú)負(fù)極。充電器自帶充電保護(hù)功能，一般情況下充兩個(gè)小時(shí)就能充滿。（如果充不上電或不能充電，查閱附表1-004） 4.2小平臺(tái)連接機(jī)器魚(yú) ① 通過(guò)USB與發(fā)射模塊連接后，通過(guò)大平臺(tái)或直接打開(kāi)小平臺(tái)兩種方式打開(kāi)小平臺(tái)，選定對(duì)應(yīng)的com端口，并打開(kāi)串口（串口號(hào)通過(guò)以上步驟已知道是COM3） ② 打開(kāi)機(jī)器魚(yú)，當(dāng)機(jī)器魚(yú)繃直時(shí)，則表明機(jī)器魚(yú)已開(kāi)啟。觀看小平臺(tái)接收區(qū)有沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示（連接成功如下圖）。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)表示通訊模塊發(fā)射頻率和機(jī)器魚(yú)的接收頻率不配套，這時(shí)我們需要通過(guò)高級(jí)控制更改通訊模塊的頻率來(lái)找到機(jī)器魚(yú)的頻率（詳見(jiàn)“更改頻率和ID”）。 ③ 根據(jù)小平臺(tái)介紹的功能來(lái)對(duì)機(jī)器魚(yú)進(jìn)行操作。以下是用鍵盤(pán)進(jìn)行手動(dòng)操作。 速度鍵位：數(shù)字區(qū)1～9為速度1～9擋，鍵盤(pán)區(qū)0～5為速度10～15擋（注：1最小，15最大） 方向鍵位：鍵盤(pán)區(qū) Y～Q 為方向左鍵，小鍵盤(pán)區(qū) ← 為最大左轉(zhuǎn)向。 鍵盤(pán)區(qū) U～} 為方向右鍵，小鍵盤(pán)區(qū) → 為最大右轉(zhuǎn)向。 直游鍵位：Z 停止鍵位：空格鍵 4.3、更改頻率和ID （1）修改無(wú)線發(fā)射模塊頻率 當(dāng)使用者不慎將機(jī)器魚(yú)的頻率弄混淆時(shí)導(dǎo)致機(jī)器魚(yú)和上位機(jī)無(wú)法通信時(shí)，此時(shí)就要用到更改無(wú)線發(fā)射模塊頻率了。首先，將無(wú)線模塊通過(guò)USB接口與電腦連接。 打開(kāi)小平，然后將發(fā)射模塊上的J2排針跳帽，由右邊移到左邊啟動(dòng)內(nèi)部工作模態(tài)如下圖所示，完成后打開(kāi)小平臺(tái)“高級(jí)控制”，在“更改頻率”按鍵左邊，選擇頻率，單擊“更改頻率”，如果接收區(qū)出現(xiàn)一小段代碼，說(shuō)明更改完成，點(diǎn)擊“返回當(dāng)前頻率”，將彈出對(duì)話框顯示現(xiàn)在頻率。此時(shí)再將跳帽恢復(fù)到右邊啟動(dòng)外部工作模態(tài)就可以連接機(jī)器魚(yú)了，如果連接不上，繼續(xù)更改其他頻率。 4.4.修改機(jī)器魚(yú)ID ①多條魚(yú)使用一個(gè)頻率上完成不同任務(wù)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器魚(yú)進(jìn)行修改ID。 ②當(dāng)頻率修改正常時(shí)，使用小平臺(tái)連接機(jī)器魚(yú)，小平臺(tái)接收區(qū)有正常信號(hào)反饋，但使用小平臺(tái)無(wú)法控制機(jī)器魚(yú)，此時(shí)可以嘗試調(diào)節(jié)小平臺(tái)ID按下圖操作一次一次嘗試。 在小平臺(tái)中打開(kāi)“高級(jí)控制”，再按下圖操作更改魚(yú)ID。 4.5.修改機(jī)器魚(yú)頻率 將小平臺(tái)連接和魚(yú)，小平臺(tái)與魚(yú)能正常通訊的情況下更改機(jī)器魚(yú)頻率。打開(kāi)“高級(jí)控制”更改魚(yú)的頻率。 點(diǎn)擊“更改頻率”后，重啟機(jī)器魚(yú)機(jī)器魚(yú)的頻率更改完成。 4.6.對(duì)機(jī)器魚(yú)燒寫(xiě)底層 對(duì)機(jī)器魚(yú)進(jìn)行無(wú)線燒寫(xiě)需要用到超級(jí)終端，超級(jí)終端的版本有好多種，但用法都大同小異，下面選其中一種進(jìn)行講解。 在燒寫(xiě)底層時(shí)發(fā)射模塊頻率要和機(jī)器魚(yú)頻率相同，所以使用機(jī)器魚(yú)的時(shí)候要養(yǎng)成良好習(xí)慣，每次記錄使用的魚(yú)的頻率。 （1）、在U盤(pán)“超級(jí)終端”中選擇“hypertrm”軟件雙擊打開(kāi)，如下圖所示 （2）、如果電腦第一次使用超級(jí)終端會(huì)出現(xiàn)下面界面內(nèi)容，按圖中所示操作 （3）、點(diǎn)擊確定后需要?jiǎng)?chuàng)建連接按下圖操作 （4）、完成以上操作，打開(kāi)機(jī)器魚(yú)，會(huì)出現(xiàn)如下界面 （5）、關(guān)掉機(jī)器魚(yú)，然后按住鍵盤(pán)按鍵“D”，同時(shí)打開(kāi)機(jī)器魚(yú)，會(huì)出現(xiàn)以下界面，界面中不斷出現(xiàn)“C”。 （6）、單機(jī)窗口中的“傳送”鍵，進(jìn)入發(fā)送界面，選擇“發(fā)送文件”，按以下步驟操作。 （7）、等待發(fā)送完畢，機(jī)器魚(yú)出現(xiàn)繃直現(xiàn)象。此時(shí)先關(guān)閉機(jī)器魚(yú)，然后關(guān)閉超級(jí)終端窗口，燒寫(xiě)底層完畢。 五、機(jī)器魚(yú)基本控制策略講解 5.1類(lèi)函數(shù)的定義 程序中變量都定義為C++語(yǔ)言中“類(lèi)”的方式。至于什么是“類(lèi)”，簡(jiǎn)單理解是定義的對(duì)象、變量包含同樣的特性，作為一種形式提供給我們使用的一種函數(shù)類(lèi)型，定義一種類(lèi)需要進(jìn)行實(shí)例化，說(shuō)明類(lèi)的具體內(nèi)容，包含的參數(shù)，變量，對(duì)象是什么。更多的大家可以具體上網(wǎng)查，我們需要知道有這種東西，能用就行。 它的基本形式是：Cpoint+變量名； 通道 臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)：指所控制的魚(yú)在一定的區(qū)域范圍內(nèi)需要到達(dá)的位置。 5.2最基本的定義變量說(shuō)明 1）程序的定義的最基本變量有四個(gè)： 1、魚(yú)中心坐標(biāo)；2、球中心坐標(biāo)；3、魚(yú)頭方向；4、球門(mén)中心坐標(biāo) 下面具體說(shuō)明 定義魚(yú)中心坐標(biāo)是： CPoint f_pt ： f是fish的簡(jiǎn)寫(xiě)，pt表示坐標(biāo)，f_pt是魚(yú)的中心坐標(biāo)，魚(yú)中心坐標(biāo) f_pt。 定義球的中心坐標(biāo)是： CPoint b_pt ： b是Ball的簡(jiǎn)寫(xiě)，pt是坐標(biāo)，b_pt就是球的中心坐標(biāo)。 定義球門(mén)中心坐標(biāo)是： CPoint g_pt ： g是goal（球門(mén)）的簡(jiǎn)寫(xiě)，pt是坐標(biāo)，所以g_pt代表球門(mén)坐標(biāo)。 定義魚(yú)頭方向是： double f_dir ： f就是fish簡(jiǎn)寫(xiě)，dir是direction的簡(jiǎn)寫(xiě)，這是一個(gè)雙精度的變量。 絕對(duì)坐標(biāo)系中范圍是[-π，π]，所以程序中魚(yú)頭方向的范圍就是[-π，π]。 大家或許有疑問(wèn)，為什么魚(yú)頭方向是雙精度的變量而其他的三個(gè)是類(lèi)呢。因?yàn)槠渌齻€(gè)都是包含這x和y坐標(biāo)，也就是類(lèi)包含相同的參數(shù)（對(duì)象），而魚(yú)頭方向沒(méi)有包含這些，僅僅是一個(gè)[-π，π]的變化范圍。 2）基本變量在程序中的獲取 我們定義了最基本的四個(gè)變量，那么程序中是怎么獲得的呢，我們下面來(lái)說(shuō)明。 針對(duì)三個(gè)類(lèi)（魚(yú)中心坐標(biāo)，球中心坐標(biāo)，球門(mén)中心坐標(biāo)），我們大平臺(tái)已經(jīng)寫(xiě)好對(duì)這些這些類(lèi)的定義和例化函數(shù)，具體我們不需要了解。獲取的函數(shù)也已經(jīng)寫(xiě)好，就是簡(jiǎn)單的調(diào)用一個(gè)函數(shù)就行。具體程序是 對(duì)魚(yú)中心坐標(biāo)的獲取 f_pt=m_FishInfo[0].GetCenterPt() ; m_FishInfo[0].GetCenterPt()是一個(gè)類(lèi)函數(shù)，不需要具體了解函數(shù)具體內(nèi)容，只需要記住其實(shí)現(xiàn)的功能。功能是獲取魚(yú)的中心坐標(biāo)。 m_FishInfo[0] m_是標(biāo)識(shí)作用，fish代表“魚(yú)”，info代表“輸入”[數(shù)字]數(shù)字代表魚(yú)的編號(hào) 這個(gè)獲取的是0號(hào)魚(yú)的，GetCenterPt() 代表獲得中心坐標(biāo)。 那么2 vs 2 程序獲取0號(hào)是：f_pt[0]=m_FishInfo[0].GetCenterPt() ; 程序獲取1號(hào)是；f_pt[1]=m_FishInfo[1].GetCenterPt() ; 對(duì)球中心坐標(biāo)的獲取是： b_pt=m_goalinfo.GetBallPt(); m_goalinfo.GetBallPt()是一個(gè)類(lèi)函數(shù)，功能是獲得球中心坐標(biāo) m_goalinfo[0]同時(shí)在2013的新平臺(tái)上也需要輸入魚(yú)的編號(hào) m_ 是標(biāo)識(shí)作用，goal代表球門(mén)，info是“輸入”， GetBallPt() 代表球中心坐標(biāo) 對(duì)球門(mén)中心坐標(biāo)的獲取是：g_pt=m_Channel[0].center ; [數(shù)字] 中括號(hào)內(nèi)部的數(shù)字代表獲取的是第幾個(gè)通道的坐標(biāo)。 如果很多個(gè)通道可以代替臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)的作用嗎？ 對(duì)魚(yú)頭方向的獲取是： f_dir=m_FishInfo[0].GetDirection() ; [數(shù)字]也是同樣的含義，代表獲取的方向是第幾條魚(yú)的。 5.3三個(gè)基本服務(wù)函數(shù) 程序中還有最簡(jiǎn)單的三個(gè)服務(wù)函數(shù)。 1獲取角度函數(shù)Angle(CPoint point,CPoint aimer); 2獲取距離函數(shù)Distance(x,y)；其中形參都是定義為“類(lèi)”。 3轉(zhuǎn)換角度函數(shù)Checkangle(double dir)形參類(lèi)型是雙精度。 大家有英文字母的含義應(yīng)該就了解函數(shù)的作用了。請(qǐng)記住三個(gè)函數(shù)的功能。 1）角度函數(shù) 此函數(shù)所測(cè)算的角度建立于絕對(duì)坐標(biāo)系基礎(chǔ)上 Angle(CPoint point,CPoint aimer)具體定義如下： Angle(CPoint point,CPoint aimer) //聲明函數(shù)，兩個(gè)類(lèi)的形參point和aimer { double a; a=atan2((double)(aimer.y-point.y),(double)(aimer.x-point.x)); //就是求一個(gè)反正切的角度 return a; //返回一個(gè)角度值范圍是[-π/2,π/2](這個(gè)很重要，記住范圍) } 紅色為point 黑色為aimer 2）距離函數(shù) Distance(CPoint point,CPoint aimer)函數(shù)具體定義如下： 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)); // 就是一個(gè)求距離的平方根公式 return a; //返回距離值，雙精度類(lèi)型 } 3）轉(zhuǎn)換角度函數(shù) Checkangle(double dir) 具體定義如下： Checkangle(double dir) //把dir換算成[-pi~pi]之間的數(shù) { if(dir>PI) dir-=2*PI; else if(dir<-PI) dir+=2*PI; return dir; } 5.4點(diǎn)到點(diǎn)函數(shù)的講解 這是程序中核心的函數(shù)，機(jī)器魚(yú)所執(zhí)行的動(dòng)作都是調(diào)用這個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以請(qǐng)大家一定要理解函數(shù)內(nèi)容，并且能夠修改優(yōu)化這個(gè)程序。 先給出函數(shù)功能說(shuō)明。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)底層函數(shù)詳解 重在理解點(diǎn)對(duì)點(diǎn)函數(shù)是如何運(yùn)行的，底層函數(shù)研究根據(jù)自身能力酌情處理。 void Roundp2p(CPoint aimpt,CFishAction &action,int fishID,CFishInfo m_FishInfo) { //定義一個(gè)函數(shù)，包含四個(gè)參變量， 第一個(gè)是aimpt作為目標(biāo)點(diǎn)的類(lèi)， 第二個(gè)是魚(yú)的動(dòng)作模式action（包括速度、方向以及運(yùn)動(dòng)模式） 第三個(gè)是魚(yú)的ID， 第四個(gè)是魚(yú)的入口參數(shù)（包含魚(yú)中心坐標(biāo)，魚(yú)頭方向等）。 其中，魚(yú)的ID是整數(shù)類(lèi)型外，其他的都是“類(lèi)”。 CPoint FishPt;// 魚(yú)中心的位置 double FishDir;// 魚(yú)頭的方向 CPoint FishHeadPt;//魚(yú)頭的位置 CPoint LastFishPt; CPoint FishRotatePt;/;//魚(yú)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，程序未用到，作為預(yù)留變量待開(kāi)發(fā)使用。 CPoint FishTailPt; //魚(yú)尾巴的位置，程序未用到，作為預(yù)留變量待開(kāi)發(fā)使用。 CPoint GoalPt1, GoalPt2;//臨時(shí)目標(biāo)點(diǎn)，GoalPt2沒(méi)有用到 CPoint Pt1, Pt2, Pt3, Pt4; //CPoint f_headpt;//point of fishs head //f_headpt=m_FishInfo[0].GetHeadPoint(); double dir1=0; double dir0; double dist0; double dist1=0; double dir2=0; double dist2=0;//臨時(shí)用到的方向和距離 CPoint centerpt1,centerpt2;//作為魚(yú)要繞的中心來(lái)用 CPoint centerpt3,centerpt4,centerpt5,centerpt6; CPoint centerpt0,centerpt00; double dis1,dis2; dis1=0; dis2=0; double radius;///需要游動(dòng)的半徑,可以隨意的設(shè)置. FishPt=m_FishInfo.GetCenterPt();//獲取魚(yú)的中心位置 FishDir=m_FishInfo.GetDirection();//獲取魚(yú)頭方向 dist1=Distance(FishPt,aimpt);//計(jì)算魚(yú)中心位置和所要游動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的距離dist1變量 dir1=Angle(FishPt,aimpt);//計(jì)算魚(yú)中心位置和所要游動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)連線的夾角（絕對(duì)坐標(biāo)系） dir1-=FishDir;//這個(gè)語(yǔ)句的作用是把絕對(duì)坐標(biāo)系表示的角度轉(zhuǎn)換為相對(duì)坐標(biāo)系 //就是以魚(yú)和目標(biāo)點(diǎn)的連線為參考軸，dir1代表此情況的魚(yú)頭方向 dir1=Checkangle(dir1)*180/PI;//調(diào)用函數(shù)，把dir1的從弧度換為角度表示 action.speed=15;//定義魚(yú)的速度為最快的15執(zhí)行動(dòng)作 m_FishInfo.SetAction(action);//發(fā)送動(dòng)作設(shè)置狀態(tài)給魚(yú) if(dist1>100) //下面是魚(yú)和目標(biāo)點(diǎn)的距離大于100像素的情況 { if(dir1>-5&&dir1<5) action.direction=7; else if(dir1<-5&&dir1>-10) action.direction=5; else if(dir1<-10&&dir1>-30) action.direction=4; else if(dir1<-30&&dir1>-50) action.direction=2; else if(dir1<-50&&dir1>-70) action.direction=1; else if(dir1<-70&&dir1>-90) action.direction=0; else if(dir1<-90) action.direction=0; else if(dir1>5&&dir1<10) action.direction=9; else if(dir1>10&&dir1<20) action.direction=10; else if(dir1>20&&dir1<40) action.direction=12; else if(dir1>40&&dir1<50) action.direction=12; else if(dir1>50&&dir1<80) action.direction=14; else if(dir1>80&&dir1<90) action.direction=14; else action.direction=14; } else //以下是魚(yú)和目標(biāo)點(diǎn)的距離小于100像素的情況。 { if(dir1>-5&&dir1<5) action.direction=7; else if(dir1<-5&&dir1>-20) action.direction=4; else if(dir1<-20&&dir1>-40) action.direction=1; else if(dir1<-40&&dir1>-60) action.direction=0; else if(dir1<-60&&dir1>-70) action.direction=0; else if(dir1<-70&&dir1>-90) action.direction=0; else if(dir1<-120) action.direction=0; else if(dir1>5&&dir1<20) action.direction=10; else if(dir1>20&&dir1<30) action.direction=12; else if(dir1>30&&dir1<50) action.direction=13; else if(dir1>50&&dir1<70) action.direction=14; else if(dir1>70&&dir1<90) action.direction=14; else if(dir1<120) action.direction=14; else action.direction=14; } m_FishInfo.SetAction(action); } 六、策略編寫(xiě) 策略編寫(xiě)環(huán)境是Microsoft Visual Studio 2010及以上版本，此軟件屬于微軟公司推出的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可在網(wǎng)上下載和查找安裝過(guò)程。 安裝Visual Studio后圖標(biāo)會(huì)變成，在桌面找到，雙擊運(yùn)行。程序入口在程序中右上角的“解決方案與資源管理器”中能看到如下圖所示的一個(gè)函數(shù)名為“strategy.cpp”，這就是策略編寫(xiě)的函數(shù)，在函數(shù)里面有一個(gè)名為“BOOL CStrategy::Strategy0(……)”，的子函數(shù) 就是策略編寫(xiě)的入口。 編寫(xiě)策略時(shí)，程序的定義的最基本變量有四個(gè)。1、魚(yú)中心坐標(biāo)f_pt；2、球中心坐標(biāo)b_pt；3、魚(yú)頭方向g_pt；4、球門(mén)中心坐標(biāo)f_dir。其他函數(shù)名不知道什么意思可以通過(guò)其英文單詞含義大致推斷其含義，另外選中不清楚的函數(shù)，鼠標(biāo)右擊，可以“轉(zhuǎn)到定義”或“轉(zhuǎn)到聲明”去具體了解函數(shù)的含義。 另外，如果想增加其他策略可在函數(shù)聲明中重新添加策略聲明然后在策略中調(diào)用，如果想添加一個(gè)策略1，按照下圖兩步操作。 1、 策略編譯（生成DLL代碼） MURStrategy作為統(tǒng)一的策略入口函數(shù)(DLL導(dǎo)出的函數(shù)名)，在Server端運(yùn)行的時(shí)候動(dòng)態(tài)加載及策略調(diào)度運(yùn)算。傳入的參數(shù)數(shù)據(jù)包含策略計(jì)算必要的所有信息。所以編譯過(guò)程也就是將編寫(xiě)的代碼按一定計(jì)算方式生成DLL代碼。 策略編譯首先確定要編譯哪個(gè)策略，例如，寫(xiě)了5個(gè)策略想編譯策略1 頂球的策略，那么我們需要打開(kāi)MURStrategy程序入口，指定編譯策略。如下圖 改好策略編譯入口后，單機(jī)“生成”選擇生成解決方案。如下圖操作 按照策略生成的路徑找到策略剪切或復(fù)制出來(lái)放在自己常用的位置，以便使用大平臺(tái)加載策略。 2、 策略加載 ① 電腦連接無(wú)線發(fā)射模塊和攝像頭，雙擊打開(kāi)桌面程序，會(huì)出現(xiàn)三個(gè)窗，如下圖 ② 打開(kāi)然后打開(kāi)“通信參數(shù)設(shè)置”，串口號(hào)選擇COM3打開(kāi)串口，打開(kāi)后將通信參數(shù)設(shè)置窗口關(guān)閉。 ③ 選擇MURClinet窗口中的圖像“參數(shù)設(shè)置”，單擊打開(kāi)，在右下角失真處理前方進(jìn)行勾選，選擇確認(rèn)設(shè)置，關(guān)閉此窗口。 ④單機(jī)打開(kāi)MURClinet窗口中的“目標(biāo)識(shí)別”，單擊背景采樣，“RecogFrontImage”窗口中畫(huà)面由之前的黑白色變?yōu)楹谏?，此時(shí)說(shuō)明背景采集完畢。 ⑤操作完成后，將機(jī)器魚(yú)和球放入水池中，在“目標(biāo)選取”處選擇“球1”，并在“Original”窗口中勾選球圖像，在“A隊(duì)”處選擇“F1”，并在“Original”窗口中勾選魚(yú)圖像如下圖所示，或用快捷方式選擇。選擇完成后將此窗口最小化。 ⑥加載策略,選擇MURClinet窗口中的“策略加載”找到U盤(pán)中“頂球進(jìn)門(mén).dll”文件打開(kāi)。步驟如下圖 ⑦加載策略后單擊“裁判系統(tǒng)”，然后后單擊“開(kāi)始執(zhí)行”，此時(shí)魚(yú)游向球，魚(yú)會(huì)根據(jù)程序所編寫(xiě)的策略執(zhí)行（如有其它問(wèn)題，請(qǐng)查閱附表1-005） 七、結(jié)論： 水中機(jī)器魚(yú)大賽是一個(gè)全國(guó)性的競(jìng)賽。它不僅水準(zhǔn)高，難度大，綜合性強(qiáng)，而且資巨大的新興學(xué)科。我們非常感謝學(xué)校老師給我們這次參加如此高水的競(jìng)賽的機(jī)會(huì)，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和所有指導(dǎo)老師的精心栽培以及全體參賽隊(duì)員的團(tuán)結(jié)努力。在這個(gè)過(guò)程中，我們將理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際操作中來(lái)，我們?nèi)齻€(gè)組員，我們分工合理，達(dá)到了默契十足，互相學(xué)習(xí)，互相進(jìn)步，一起完成了組裝，調(diào)試。通過(guò)本次的大賽，讓我了解到如何將書(shū)本上的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐，在參賽的過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，借鑒到了他人的經(jīng)驗(yàn)，這會(huì)使我在機(jī)器魚(yú) 方面更加努力。。 同時(shí)讓我明白，任何好成績(jī)的取得都建立在充分的準(zhǔn)備之上，要反復(fù)練習(xí)，修改策略，多多聽(tīng)取隊(duì)友的建議，把自己的真實(shí)水平發(fā)揮出來(lái)。 這次比賽，讓我總結(jié)出四個(gè)字——越挫越勇，我還告訴自己：不要被自我感覺(jué)所蒙蔽，你還有許多要學(xué)習(xí)的地方，要多多努力，盡量多的抓住機(jī)會(huì)，提高自己的表現(xiàn)能力，從每一件事中找到進(jìn)步的目標(biāo)，讓自己變得越來(lái)越優(yōu)秀。