该系列文章主要介绍PDDL人工智能知识，由于自己也是初学者，所以欢迎大家批评指正，也希望文章对您有所帮助，一起加油喔~

文章目录

一.PDDL简介
二.VSCode安装教程
三.PDDL基础案例快速入门
- 1.Getting started
- 2.创建文件
- 3.调用在线规划器
- 4.本地规划器配置
四.PDDL基础语法知识
五.总结

一.PDDL简介

PDDL：Planning Domain Deﬁnition Language
规划领域定义语言，是一种解决人工智能规划问题的比较前沿的方法。PDDL常用于解决智能规划问题，例如机器人将一个屋子的球搬运到另一间屋子里，通过合理的组织流程建造一间房子等。PDDL的规划任务（planning task）由五部分组成。

Objects（对象）
Things in the world that interest us.
Predicates（谓词）
Properties of objects that we are interested in; can be true or false.
Initial state（初始状态）
The state of the world that we start in.
Goal speciﬁcation（目标规范）
Things that we want to be true.
Actions/Operators（操作/运算符）
Ways of changing the state of the world.

PDDL指定的规划任务分为两个文件，domain 文件和 problem 文件。

A domain file（域文件） for predicates and actions.
A problem file（问题文件） for objects, initial state and goal specification.

Domain Files
域文件定义如下：

(define (domain <domain name>)<PDDL code for predicates><PDDL code for first action>[...]<PDDL code for last action>
)

<域名>：domain name，是标识规划域的字符串，例如gripper，后续gripper.pddl会详细介绍。

Problem Files
问题文件定义如下：

(define (problem <problem name>)(:domain <domain name>)<PDDL code for objects><PDDL code for initial state><PDDL code for goal specification>
)

<问题名称>：problem name，是一个标识计划任务的字符串，例如gripper-four-balls。
<域名>：domain name，必须与对应域名文件中的域名匹配，详见gripper-four.pddl文件。

推荐下列参考资料：

Visual Studio Code 官方PDDL详情介绍

http://www.cse.ust.hk/~qyang/221/introtopddl2.pdf

http://www.cs.cmu.edu/~mmv/planning/readings/98aips-PDDL.pdf

https://github.com/nergmada/planning-wiki/tree/master/docs/reference/PDDL

https://planning.wiki/

二.VSCode安装教程

第一步，在VSCode中安装PDDL插件。

点击扩展按钮
搜索PDDL
点击安装“Install”按钮即可

安装成功后如下图所示：

第二步，在VSCode中安装VAL语法检查。

VAL源码地址：https://github.com/KCL-Planning/VAL

在VS Code安装PDDL成功后，打开PDDL Overview进行安装VAL。

View -> Command Palette -> PDDL: show overview page

安装过程如下图所示，对应“VAL tools”点击“Download”。

第三步，安装成功之后，可以看到详细的配置信息如下：

planning engine（在线规划引擎）
Planning service: http://solver.planning.domains/solve
PDDL parser（PDDL解析器）
c:\Users\xxx\AppData\Roaming\Code\User\globalStorage\jan-dolejsi.pddl\val\Val-20210215.2-win64\bin\Parser.exe
Plan Validator（规划验证器）
c:\Users\xxx\AppData\Roaming\Code\User\globalStorage\jan-dolejsi.pddl\val\Val-20210215.2-win64\bin\Validate.exe

此时，我们可以进入后续的PDDL代码编写过程。同时，存在部分在线访问的问题，后续尝试解决。

VSCode PDDL
VSCode是建模规划域的良好工具，其扩展将PDDL引入了一流的编程语言家族中，让其与C#、Python、JavaScript等处于同等级别。PDDL旨在通过以下功能帮助新手并为专家赋能。

规划领域建模
planning domain modeling
通过回归或可扩展性测试用例的数量规划域验证
planning domain validation by number of regression or scalability test cases
通过从模板生成问题文件来规划工业化解决方案
planning solution industrializing by problem file generation from templates
计划验证
plan validation

当扩展在 .pddl 文件（通常包含域或问题定义）或选定的PDDL命令被激活时，即可配置解释器（parser）或规划器（planner）。

三.PDDL基础案例快速入门

1.Getting started

创建PDDL文件并运行计划程序，下面是官方最简单的入门步骤：

(1) 点击 File > Open Folder 打开VS Code中一个空白文件夹。
(2) 点击 File > New File 创建两个名为 domain.pddl 和 question.pddl 的空白文件，这两个文件将显示在资源管理器窗格中，在编辑器中并排打开它们。
(3) 打开 domain.pddl 文件并输入 domain。自动模板会插入域文件的整个结构，使用 Tab 和 Enter 键跳过占位符并进行选择。
(4) 打开 problem.pddl 文件并输入 problem 。自动模板会插入问题文件的整个结构，确保此处的（域名）与域文件中选择的名称匹配。
(5) 当提示安装 VAL（验证器 Validator）工具时，请按照说明进行操作。这将为您带来一个PDDL解析器和计划验证实用程序。
(6) 当准备在域和问题文件上运行规划器时，可以通过文件内容或编辑器选项卡的上下文菜单，或通过Alt + P快捷方式调用规划器（planner）。这个 planning.domains 解析器也将被使用，因此不要发送任何敏感的PDDL代码。
(7) 按照说明配置您自己的 PDDL 规划器。

同时补充一个在线编辑PDD的网站。

http://planning.domains/

2.创建文件

第一步，点击 File > Open Folder 打开VS Code中一个空白文件夹。

第二步，点击 File > New File 创建两个名为 domain.pddl 和 question.pddl 的空白文件，这两个文件将显示在资源管理器窗格中，在编辑器中并排打开它们。

第三步，打开 domain.pddl 文件并输入 domain。自动模板会插入域文件的整个结构，使用 Tab 和 Enter 键跳过占位符并进行选择。

第四步，打开 problem.pddl 文件并输入 problem 。自动模板会插入问题文件的整个结构，确保此处的（域名）与域文件中选择的名称匹配。

此时的代码如下所示，仅仅是一个PDDL规划问题的框架基础代码。

domain.pddl

;Header and description(define (domain domain_name);remove requirements that are not needed
(:requirements :strips :fluents :durative-actions :timed-initial-literals :typing :conditional-effects :negative-preconditions :duration-inequalities :equality)(:types ;todo: enumerate types and their hierarchy here, e.g. car truck bus - vehicle
); un-comment following line if constants are needed
;(:constants )(:predicates ;todo: define predicates here
)(:functions ;todo: define numeric functions here
);define actions here
)

problem.pddl

(define (problem problem_name) (:domain domain_name)
(:objects
)(:init;todo: put the initial state's facts and numeric values here
)(:goal (and;todo: put the goal condition here
));un-comment the following line if metric is needed
;(:metric minimize (???))
)

3.调用在线规划器

由于作者不太会安装VAL工具（学习中），所以先介绍在线运行的过程。

当准备在域和问题文件上运行规划器时，可以通过文件内容或编辑器选项卡的上下文菜单，或通过 Alt + P 快捷方式调用规划器（planner）。这个 planning.domains 解析器将将被使用，因此不要发送任何敏感的PDDL代码。

在线规划器地址：http://solver.planning.domains/solve

第一步，编写一个 domain 示例代码。

predicates：谓词定义
action：动作包括pick、move和drop

domain.pddl

(define (domain gripper-strips)(:predicates (room ?r)(ball ?b)(at ?b ?r)(at-robby ?r)(gripper ?g)(free ?g)(carry ?b ?g))(:action pick:parameters(?obj ?room ?gripper):precondition (and (ball ?obj) (room ?room) (gripper ?gripper)(free ?gripper) (at ?obj ?room) (at-robby ?room)):effect (and (not (free ?gripper)) (carry ?obj ?gripper) (not (at ?obj ?room))))(:action move:parameters (?from ?to):precondition (and (room ?from) (room ?to) (at-robby ?from)):effect (and (at-robby ?to)(not (at-robby ?from))))(:action drop:parameters (?room ?ball ?gripper):precondition(and (room ?room) (ball ?ball) (at-robby ?room) (gripper ?gripper)(not (free ?gripper)) (carry ?ball ?gripper)(at-robby ?room)):effect (and (free ?gripper) (at ?ball ?room) (not(carry ?ball ?gripper))))
)

第二步，编写一个 problem 示例代码。

objects：两个房间，两个球，左右移动
init：初始化

question.pddl

(define (problem solve)(:domain gripper-strips)(:objects rooma roomb ball1 ball2 left right)(:init (room rooma)(room roomb) (ball ball1) (ball ball2)(gripper left) (gripper right) (free left) (free right)(at ball1 rooma) (at ball2 rooma) (at-robby rooma))(:goal (and(at ball1 roomb)(at ball2 roomb)))
)

第三步，如果右键选中直接运行或按 alt+P 运行planner，它会提示错误。

第四步，点击如下图所示的“Test”按钮并创建。

生成如下图所示的测试树状图，并且准备调用远程的 planning.domains 服务器

Planning service: http://solver.planning.domains/solve
Domain: gripper-strips, Problem: solve

第五步，点击“domain”右边的三角运行按钮，生成如下图所示的测试报告。注意，右边的“Planner output”是一个规划路径的输出方案。

同时，我们可以双栏打开窗口。

注意，其实我们直接在Explorer中选中PDDL文件，右键“PDDL: Run the planner and display the plan”按钮可以生成运行的规划结果。不需要创建Test，如下图所示，但仍然会进行远程连接。

至此，我们线上运行PDDL规划器的方法介绍完毕。该代码具体的含义及基础语法我们将在第四部分详细介绍。

Finished executing tests from VSCode/PDDL-test01/domain.ptest.json.
Planning service: http://solver.planning.domains/solve
Domain: gripper-strips, Problem: solve--- OK.Match tree built with 18 nodes.PDDL problem description loaded: Domain: GRIPPER-STRIPSProblem: SOLVE#Actions: 18#Fluents: 14
Landmarks found: 2
Starting search with IW (time budget is 60 secs)...
rel_plan size: 5
#RP_fluents 7
Caption
{#goals, #UNnachieved,  #Achieved} -> IW(max_w){2/2/0}:IW(1) -> [2][3][4]rel_plan size: 4
#RP_fluents 6
{2/1/1}:IW(1) -> [2][3][4][5][6][7];; NOT I-REACHABLE ;;
Total time: -8.64267e-10
Nodes generated during search: 42
Nodes expanded during search: 35
IW search completed
Starting search with BFS(novel,land,h_add)...
--[4294967295 / 8]--
--[1 / 8]--
--[1 / 6]--
--[1 / 5]--
--[1 / 4]--
--[1 / 2]--
--[1 / 1]--
--[1 / 0]--
--[0 / 0]--
Total time: -1.51992e-09
Nodes generated during search: 22
Nodes expanded during search: 7
Plan found with cost: 7
BFS search completed
0.00100: (pick ball2 rooma left)
0.00200: (move rooma roomb)
0.00300: (drop roomb ball2 left)
0.00400: (move roomb rooma)
0.00500: (pick ball1 rooma left)
0.00600: (move rooma roomb)
0.00700: (drop roomb ball1 left)
☑ question.pddl (1.176 sec)
Planner found 1 plan(s) in 1.177secs.

补充知识点
在VS Code中，如果PDDL存在错误或警告，我们是可以动态修复的，比如上述代码存在 “Undeclared requirement :negative-preconditions” 问题。

点击则可以进行修复，“Add missing requirement: negative preconditions”。

修改后如下图所示。

4.本地规划器配置

上述方法非常依赖网络，因此官方不建议将私有代码上传运行。如果断网情况下，它会提示错误“Error: PDDL Planning Service returned code 400 Invalid header received from client”。

此时，我们需要尝试配置您自己的 PDDL 规划器，并在本地能运行代码。

作者尝试本地配置规划器一直失败，希望了解的读者能评论分享下，谢谢。

第一步，点击“Show configuration”，接着会显示PDDL Overview页面，显示“AI Planning and PDDL support in VS Code”。

该页面显示的配置信息如下：

planning engine（在线规划引擎）
Planning service: http://solver.planning.domains/solve
PDDL parser（PDDL解析器）
c:\Users\xxx\AppData\Roaming\Code\User\globalStorage\jan-dolejsi.pddl\val\Val-20210215.2-win64\bin\Parser.exe
Plan Validator（规划验证器）
c:\Users\xxx\AppData\Roaming\Code\User\globalStorage\jan-dolejsi.pddl\val\Val-20210215.2-win64\bin\Validate.exe

第二步，点击“Add a PDDL Planner”按钮，添加规划引擎。

选择POPF选项，选择对应的popf.exe程序（未找到）。

https://nms.kcl.ac.uk/planning/software/popf.html

第三步，继续点击“Planning engine”后面的加号，添加本地请求的网址。

http://localhost:8080/request

最后还是失败，o(╥﹏╥)o，知道的大佬救救孩子吧！

四.PDDL基础语法知识

四个球移动的任务（Gripper task with four balls）：假设有一个机器人可以在两个房间之间移动，并用两条手臂中的任何一条捡起或扔掉球。最初，所有球和机器人都在第一个房间，我们希望移动球到第二个房间中。

对象：两个房间、四个球和两个机械臂。
Objects：The two rooms, four balls and two robot arms.
谓词：x是一个房间？ x是球？球x在房间y内？机械臂x是空的吗？
Predicates：Is x a room? Is x a ball? Is ball x inside room y? Is robot arm x empty? […]
初始状态：所有球和机器人都在第一个房间，所有机器人手臂都是空的。
Initial state：All balls and the robot are in the first room. All robot arms are empty. […]
目标说明：所有球必须在第二个房间。
Goal specification：All balls must be in the second room.
动作/操作：机器人可以在房间之间移动、捡球或丢球。
Actions/Operators：The robot can move between rooms, pick up a ball or drop a ball.

接下来简单给出基本定义，由于其英语直译非常明确，这里仅给出描述，下一篇文章再进行详细的语法介绍。

Gripper task: Objects

Gripper task: Predicates

Gripper task: Initial state

初始状态四个球都在房间rooma中

Gripper task: Goal specification

目标：将四个球移动到roomb中

Gripper task: Movement operator

移动操作：机器人从x移动到y

Gripper task: Pick-up operator

pick-up操作：机器人使用z从y中捡起x

Gripper task: Drop operator

drop操作：机器人使用z从y中丢掉x

A Note on Action Effects

五.总结

写到这里，本文就介绍完毕，希望对您有所帮助。

一.PDDL简介
二.VSCode安装教程
三.PDDL基础案例快速入门
1.Getting started
2.创建文件
3.调用在线规划器
4.本地规划器配置
四.PDDL基础语法知识
五.总结

大学之道在明明德，
在亲民，在止于至善。
这周又回答了很多博友的问题，有大一学生的困惑，有论文的咨询，也有老乡和考博的疑问，还有无数博友奋斗路上的相互勉励。虽然自己早已忙成狗，但总忍不住去解答别人的问题。最后那一句感谢和祝福，永远是我最大的满足。虽然会花费我一些时间，但也挺好的，无所谓了，跟着心走。不负遇见，感恩同行。莫愁前路无知己，继续加油。晚安娜和珞。

参考文献：

Dongbox PDDL - CSDN 谢小波老师
pddl智能规划语言基础学习笔记 - 知乎寻风者风寻老师
https://github.com/KCL-Planning/VAL
https://www.youtube.com/watch?v=XW0z8Oik6G8
https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=jan-dolejsi.pddl
PDDL Tooling - Episode 1: Planning.Domains session
https://www.programmersought.com/article/47365369263/
https://arxiv.org/pdf/2008.11069.pdf
https://blog.csdn.net/HitmeowEcho/article/details/105982457

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