SimulatorX編年史｜RM模擬器的前世今生

2022-04-15 13:00 作者:華工機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室 0人讀過 | 我要投稿

各位 RMer 和關(guān)注者們：

大家好呀！我是華南虎模擬器組組長黃揚(yáng)。第一次在b站專欄跟大家見面，來聊一聊華南虎 RoboMaster 模擬器的前置開發(fā)故事。

# 先從比賽本身講起。

自2015年開辦以來，RoboMaster一直關(guān)注參賽隊(duì)伍的機(jī)器人自主研發(fā)硬實(shí)力。每屆比賽中都會涌現(xiàn)一批設(shè)計(jì)精巧、功底扎實(shí)的技術(shù)方案，參賽隊(duì)伍一次又一次刷新著參賽技術(shù)的上限。

相較于硬技術(shù)，參賽隊(duì)伍的戰(zhàn)術(shù)布置和操作水平顯得相對沒有那么重要。一些比賽中，雙方機(jī)器人技術(shù)實(shí)力的差距讓比賽很難具有懸念，而精彩的戰(zhàn)術(shù)博弈和極限翻盤等賽況，在實(shí)力相仿的隊(duì)伍間才較多出現(xiàn)。這樣的比賽定位讓大多數(shù)隊(duì)伍將精力投入到了機(jī)器人研發(fā)中，在操作手訓(xùn)練方面則沒有系統(tǒng)的計(jì)劃和工具。

# 我們的模擬器計(jì)劃。

隨著比賽和隊(duì)伍的發(fā)展，部分隊(duì)伍和參賽隊(duì)員開始進(jìn)行操作手訓(xùn)練方式的探索。2020年，華南虎便開始嘗試研發(fā) RoboMaster 比賽模擬器。

最初模擬器軟件的設(shè)計(jì)目的非常簡單，就是讓操作手能夠提前熟悉場地、預(yù)演戰(zhàn)術(shù)布置——類似電子沙盤的作用。

由于缺乏聯(lián)機(jī)游戲開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對 Unity 引擎的熟悉程度也不高，我們在2020年6月制作出的第一版模擬器軟件——RoboSim。它在可用性、仿真性甚至穩(wěn)定性上都存在著較大問題：車輛手感不真實(shí)，場地建筑物缺失、裁判系統(tǒng)未能搭建實(shí)現(xiàn)……

這個版本連隊(duì)內(nèi)測試都沒成功進(jìn)行，但我們沒有放棄。

為解決第一個版本存在的車輛手感問題，我們開始嘗試各種方案，以尋找模擬車輛底盤的最佳方式，并在?20 年10月左右制作出了一個新版本的模擬軟件：Realive。

在這個版本中，我們暫時擱置了裁判系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn)，專注于還原車輛的運(yùn)動功能和操作方式。一鍵調(diào)頭、小陀螺等車輛特性在這個版本中第一次被加入。在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)方面，這個版本也終于能夠穩(wěn)定支持六位操作手同時操控步兵機(jī)器人跑場。盡管它缺少了戰(zhàn)術(shù)推演所需的比賽邏輯，它還是華南虎模擬器研發(fā)過程中的重要進(jìn)展之一。

# 逐步完善。

不過，要讓模擬器具有基本的可用性，更豐富的車輛種類和完整的比賽邏輯必不可少。在上版運(yùn)動模型的基礎(chǔ)上，我們增加了英雄、工程和無人機(jī)三個兵種的機(jī)器人，并更新了 UI 界面。在?2021 年春節(jié)之后，制作出了第三版模擬器Simulator?的雛形：

這時的模擬器已初步具備跑場功能，但在聯(lián)機(jī)時還是會經(jīng)常出現(xiàn)各種意外狀況，測試隊(duì)員和開發(fā)人員都被折騰得不輕。

在忙于修復(fù)邏輯Bug的同時，場地模型的精度問題也一直未能解決。由于當(dāng)時團(tuán)隊(duì)里沒有負(fù)責(zé)美工的同學(xué)，車輛和場地的建模都使用了從CAD軟件導(dǎo)出的方式，這直接導(dǎo)致機(jī)器人面數(shù)過高，場地精度又不足。直到四月份，我們使用論壇上官方發(fā)布的場地模型進(jìn)行減面、填色處理后，模擬器觀感才得到了一些提升：

隨著機(jī)器人自瞄、哨兵自動擊打、前哨站基地聯(lián)動等功能的添加，模擬器開始初具可玩性。

2021年5月，第三版模擬器的測試結(jié)果終于開始穩(wěn)定，開局即勝利、開局變哨兵、無法連接服務(wù)器等嚴(yán)重影響使用的Bug被一個個修復(fù)，隊(duì)里終于可以嘗試使用模擬器進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)推演。

當(dāng)然過程中果然出現(xiàn)了更多奇怪的Bug→_→：

?# 穩(wěn)定版本。

2021年5月31日，之前收到模擬器安裝包的兄弟隊(duì)伍野狼戰(zhàn)隊(duì)，與我們分享了一段內(nèi)測使用視頻。在視頻中，對戰(zhàn)雙方全陣容出戰(zhàn)，在五分鐘內(nèi)沒有出現(xiàn)機(jī)器人掉線等惡性情況，最終也以紅方勝利的結(jié)果成功結(jié)算。

這是模擬器第一次穩(wěn)定完賽的記錄，從此，華南虎終于可以將模擬器作為穩(wěn)定的訓(xùn)練工具，通過隊(duì)內(nèi)切磋、戰(zhàn)術(shù)推演和友誼賽提升操作手的熟練度。2021年6月4日，華南虎與野狼戰(zhàn)隊(duì)成功進(jìn)行了第一次跨校模擬器友誼賽。隨著比賽的成功結(jié)束，Simulator也升級到了?1.0 版本。

在賽季開始前，我們再對 Simulator 進(jìn)行了一些細(xì)節(jié)調(diào)整。但由于項(xiàng)目開發(fā)后期較為混亂，難以繼續(xù)維護(hù)，沒有能夠再增加新的功能。

21賽季全國技術(shù)交流結(jié)束后，華南虎在論壇開源了?Simulator 最終版 061521?，希望能夠與更多感興趣的大佬們切磋交流。

不過，由于開源和后續(xù)的模擬器重構(gòu)計(jì)劃，雖然此版本的客戶端和服務(wù)端軟件都開放使用，但未來華南虎無法再對該版本軟件提供相關(guān)技術(shù)支持，請大家理解。

?

# 新的開始。

故事到這里還沒有結(jié)束。雖然 Simulator 模擬器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)賽制規(guī)則和機(jī)器人功能，但作為操作手訓(xùn)練工具，它還有很多問題。不管是部署和使用流程的繁瑣，還是網(wǎng)絡(luò)帶寬占用大、車輛屬性不可調(diào)整等等，都是非常致命的缺點(diǎn)。同時，由于項(xiàng)目后期為了趕上業(yè)務(wù)需求，我們在項(xiàng)目規(guī)范性方面做得并不理想，直接導(dǎo)致項(xiàng)目可維護(hù)性低下。

為了解決上述問題，我們開始了新一代模擬器的設(shè)計(jì)工作。

在項(xiàng)目管理、代碼規(guī)范、美工設(shè)計(jì)等方面，我們都開了不小的腦洞。一方面想規(guī)避上一代模擬器的缺陷，也想做出更多實(shí)用的新功能。在2021年的招新中，模擬器開發(fā)組第一次作為單獨(dú)的組別參與了招新工作，新同學(xué)的加入帶來了更多新奇想法的同時，也引出了項(xiàng)目管理方面的挑戰(zhàn)。