Jogadas estudadas dinâmicas para a equipa CAMBADA

Mestrado em Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesRobotics is an emergent branch of engineering that involves the conception, manufacture, and control of robots. It is a multidisciplinary field that combines electronics, design, computer science, artificial intelligence, mechanics and nanotechnology. Its evolution results in machines that are able to perform tasks with some level of complexity. Multi-agent systems is a researching topic within robotics, thus they allow the solving of higher complexity problems, through the execution of simple routines. Robotic soccer allows the study and development of robotics and multiagent systems, as the agents have to work together as a team, having in consideration most problems found in our quotidian, as for example adaptation to a highly dynamic environment as it is the one of a soccer game. CAMBADA is the robotic soccer team belonging to the group of research IRIS from IEETA, composed by teachers, researchers and students of the University of Aveiro, which annually has as main objective the participation in the RoboCup, in the Middle Size League. The purpose of this work is to improve the coordination in set pieces situations. This thesis introduces a new behavior and the adaptation of the already existing ones in the offensive situation, as well as the proposal of a new positioning method in defensive situations. The developed work was incorporated within the competition software of the robots. Which allows the presentation, in this dissertation, of the experimental results obtained, through simulation software as well as through the physical robots on the laboratory.A robótica é um ramo emergente da engenharia que envolve a concepção, fabrico e controlo de robôs. É uma área multidisciplinar que conjuga conhecimentos de mecânica, design, electrónica e computação, inteligência artificial e nanotecnologia. A sua evolução resulta em máquinas capazes de realizar tarefas com alguma complexidade. Sistemas multi-agente, são um dos temas de pesquisa dentro da robótica, pois permitem a realização de tarefas de maior complexidade, através da execução de rotinas simples. O futebol robótico permite o estudo e desenvolvimento de robótica e de sistemas multi-agente, uma vez que os agentes tem de trabalhar em equipa, tendo em consideração grande parte dos problemas que encontramos no nosso quotidiano, como por exemplo a adaptação a um ambiente extremamente dinâmico como o de um jogo de futebol. CAMBADA _e a equipa de futebol robótico pertencente ao grupo de investigação IRIS, do IEETA, constituída por docentes, investigadores e alunos da Universidade de Aveiro, que anualmente tem como principal objetivo a participação no RoboCup na Middle Size League. Este trabalho tem como principal objectivo melhorar a coordenação da equipa em situações de bola parada. Esta tese introduz um novo comportamento e a adaptação dos já existentes para situações ofensivas, assim como propõe um novo método de posicionamento a ser usado em situações defensivas. O trabalho desenvolvido foi incorporado no software de competição dos robôs, o que permite nesta dissertação apresentar resultados experimentais obtidos através de simulação e de testes efetuados nos robôs em laboratório

Representation of football players responsability areas through Voronoi Diagram

Orientador: Sérgio Augusto CunhaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação FísicaResumo: O desempenho de jogadores de futebol de elite durante uma partida é diretamente influenciado por fatores físicos, psicológicos, técnicos, táticos e entre outros. Um suporte científico capaz de buscar e aplicar metodologias que quantifiquem esses fatores é uma fonte importante de informações para que técnicos e treinadores tenham melhores condições de efetuar uma boa preparação da sua equipe. Dentro dos estudos cinemáticos no esporte, a videogrametria tem se mostrado uma ferramenta acurada para a obtenção da posição dos jogadores em função do tempo. Dentro dos aspectos táticos de um jogo de futebol, a forma como uma equipe divide o campo em áreas de responsabilidade e como essa distribuição se dá ao longo do jogo pode ser descrita através de técnicas matemáticas. Nesse sentido, o objetivo deste estudo será apresentar uma forma de representação da área de responsabilidade de jogadores de futebol durante partidas oficiais, através do Diagrama de Voronoi. Para tal, foram coletadas as imagens de 4 jogos de futebol. Os processos de segmentação das imagens e de rastreamento dos jogadores para a obtenção dos dados 2D em função do tempo foram realizados através do software DVideo®. Para as análises, foi aplicado a metodologia do Diagrama de Voronoi nas coordenadas 2D de 33 jogadores de uma mesma equipe, a cada instante de tempo, em cada jogo. Dado um conjunto de pontos no plano (que nesse caso, representam as posições dos jogadores em função do tempo), o Diagrama de Voronoi divide o plano em regiões de acordo com as distâncias entre os pontos desse conjunto, chamados Polígonos de Voronoi. As áreas dos polígonos foram calculadas. Essa ferramenta permite, através de uma representação por mapas de superfície, obter um resumo dos locais do campo contidos nos Polígonos de Voronoi associados a cada jogador, durante todo o jogo. As áreas de responsabilidade foram maiores para goleiros, laterais e atacantes, quando comparados aos zagueiros e volantes e meias.Para caracterizar a região de responsabilidade dos jogadores, foi utilizado o contorno topográfico correspondente às áreas do campo contidas nos Polígonos dos jogadores por no mínimo 60% do jogo. Os resultados obtidos para os jogos estudados mostram que o contorno que caracteriza a área de responsabilidade para os jogadores é uma boa ferramenta qualitativa e quantitativa, que representa a forma como os jogadores dividem a área do campo entre si. A utilização do Diagrama de Voronoi se mostrou uma técnica eficiente na determinação das áreas de responsabilidade dos jogadores. Técnicos e treinadores podem dessa maneira obter informações adicionais importantes para a criação de melhores estratégias de posicionamento da sua equipe para uma melhor cobertura do espaço do campo de futebolAbstract: The performance of football elite players is directly influenced by physical, psychological, technical and tactical aspects. A scientific support capable of seek and apply methodologies to quantifying these factors is an important source of information to coaches improve their conditions to well prepare their teams. About football tactical aspects, the manner a team share the pitch in responsibility areas and how this distribution behaviours during the match can be described through mathematical techniques. Thus, the aim of this study is to show players' responsibility area during official matches using Voronoi Diagram (VD). To do so, we collected images of 4 football matches. To extract 2D players' coordinates during the entire match, images segmentation, tracking and 2D reconstruction were performed in DVideo® software. In the analysis, VD method was applied to players' 2D coordinates to all 33 players of a same team, at each instant of time and in the 4 matches. Given a set of points on plan (representing players positions as function of time), VD share the plan in regions according to distances between all points of the set, called Voronoi polygons (VP). Voronoi areas were calculated a determined as players' responsibility areas. This tool permits obtaining a summary of pitchlocations inside Voronoi polygons of each player, during the entire match, using hitmaps. To characterize responsibility areas, the contours of hitmaps corresponding to pitch areas inside VP by, at least, 60% of the match were performed. The results showed contours as an effective tool to qualitatively and quantitatively represent responsibility areas in a match. Besides, mathematical properties related to known geometric structures, as convex polygons, facilitate calculating areas. They showed be higher to goalkeepers, external defenders and forwards when compared to central defenders, defensive and offensive midfieldersMestradoBiodinamica do Movimento HumanoMestre em Educação Físic

Multi-robot coordination using flexible setplays : applications in RoboCup's simulation and middle-size leagues

Tese de Doutoramento. Engenharia Informática. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 201

Coordinated multi-robot formation control

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 201

Hypernetworks Analysis of RoboCup Interactions

Robotic soccer simulations are controlled environments in which the rich variety of interactions among agents make them good candidates to be studied as complex adaptive systems. The challenge is to create an autonomous team of soccer agents that can adapt and improve its behaviour as it plays other teams. By analogy with chess, the movements of the soccer agents and the ball form ever-changing networks as players in one team form structures that give their team an advantage. For example, the Defender’s Dilemma involves relationships between an attacker with the ball, a team-mate and a defender. The defender must choose between tackling the player with the ball, or taking a position to intercept a pass to the other attacker. Since these structures involve more that two interacting entities it is necessary to go beyond networks to multidimensional hypernetworks. In this context, this thesis investigates (i) is it possible to identify patterns of play, that lead a team to obtain an advantage ?, (ii) is it possible to forecast with a good degree of accuracy if a certain game action or sequence of game actions is going to be successful, before it has been completed ?, and (iii) is it possible to make behavioural patterns emerge in the game without specifying the behavioural rules in detail ? To investigate these research questions we devised two methods to analyse the interactions between robotic players, one based on traditional programming and one based on Deep Learning. The first method identified thousands of Defender’s Dilemma configurations from RoboCup 2D simulator games and found a statistically significant association between winning and the creation of the defender’s dilemma by the attackers of the winning team. The second method showed that a feedforward Artificial Neural Network trained on thousands of games can take as input the current game configuration and forecast to a high degree of accuracy if the current action will end up in a goal or not. Finally, we designed our own fast and simple robotic soccer simulator for investigating Reinforcement Learning. This showed that Reinforcement Learning using Proximal Policy Optimization could train two agents in the task of scoring a goal, using only basic actions without using pre-built hand-programmed skills. These experiments provide evidence that it is possible: to identify advantageous patterns of play; to forecast if an action or sequence of actions will be successful; and to make behavioural patterns emerge in the game without specifying the behavioural rules in detail

Proceedings of The Multi-Agent Logics, Languages, and Organisations Federated Workshops (MALLOW 2010)

http://ceur-ws.org/Vol-627/allproceedings.pdfInternational audienceMALLOW-2010 is a third edition of a series initiated in 2007 in Durham, and pursued in 2009 in Turin. The objective, as initially stated, is to "provide a venue where: the cost of participation was minimum; participants were able to attend various workshops, so fostering collaboration and cross-fertilization; there was a friendly atmosphere and plenty of time for networking, by maximizing the time participants spent together"