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基于VB語言的機(jī)器人足球仿真比賽與對策研究

作者: 時間:2011-08-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/161560.htm

⒈ 引言

  目前,有關(guān)的國際組織有兩個:RoboCup聯(lián)合會和FIRA組織。項有三個:(1)、小型(Ф≤15cm);(2)、中型比賽(15cmФ≤50cm);(3)、電腦模擬比賽。在設(shè)計中涉及到很多關(guān)鍵性問題,如智能體的體系結(jié)構(gòu)、智能體團(tuán)隊的合作、自學(xué)習(xí)功能等。采用一種行為模式的體系結(jié)構(gòu),使球員能根據(jù)環(huán)境和自己的狀態(tài)來決定當(dāng)前的行為模式,然后根據(jù)該行為模式來決定當(dāng)前要采取的動作。而團(tuán)隊合作則主要是通過隊伍的組建(陣形)實現(xiàn)的。每個陣形是一組角色的集合,不同的角色通過預(yù)定的協(xié)議來實現(xiàn)合作。本文通過對小型機(jī)器人比賽組比賽(五對五)的進(jìn)行,提出了四步?jīng)Q策推理模型,利用大賽組委會提供的動態(tài)鏈接庫,采用對此進(jìn)行了。

  2. 機(jī)器人
  在足球機(jī)器人系統(tǒng)中,足球機(jī)器人屬于決策子系統(tǒng),它的任務(wù)是根據(jù)當(dāng)前球場上的比賽形勢,作出部署,給隊員發(fā)出指令,擔(dān)負(fù)起教練員的職責(zé)。對于足球機(jī)器人而言,教練員是個盲人,他不是用眼睛看到比賽場景,反映到大腦進(jìn)行形象思維,而是根據(jù)隊員在比賽場上的位置和球位置的精確數(shù)據(jù)對比賽場上的形勢進(jìn)行分析,所以更多的是依靠邏輯思維來完成推理過程。

  這樣,決策子系統(tǒng)在制定決策時就應(yīng)該參照盲人教練的思維過程展開,嚴(yán)格地對鏈上的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行抽象推理,從而實現(xiàn)專家知識與決策過程的形式化。本文在此基礎(chǔ)上提出了四步?jīng)Q策推理模型如圖1所示。

四步?jīng)Q策推理模型

  2.1 輸入信息預(yù)處理

  為了對比賽場上的形勢進(jìn)行分析處理,以便采用合適的策略和動作,需要把從視覺系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化與抽象化。此模塊包括以下幾個部分:

  (1) 區(qū)域劃分:因為球是比賽場上的核心,它所處的位置影響到?jīng)Q策的結(jié)果,為此將球場分成如圖2所示六個區(qū)域:

  (2) 判斷控球者:判斷哪方或哪名隊員控球,以便采取合適的策略;本文采用最短距離法,即誰離球最近便代表誰控球。

  (3) 計算實體距離:包括球與球員之間的距離,兩球員之間的距離。

  (4) 區(qū)域檢測:判斷該區(qū)域己方隊員的個數(shù)及對方隊員的個數(shù)。

  (5) 選取傳球者:有兩種傳球方案,① 距離最近者 ②最佳球員。

  2.2 態(tài)勢分析與策略選擇

  對輸入信息進(jìn)行預(yù)處理后,根據(jù)賽場形勢,及時調(diào)整比賽策略。本文編寫了三個策略:全攻全守、自由人戰(zhàn)術(shù)、人盯人策略。

  (1) 全攻全守:一種積極的作戰(zhàn)方法。球在前場時全隊壓上(除守門員外),有主攻與協(xié)攻隊員,中場負(fù)責(zé)搶球傳球;球在后場時全隊撤回進(jìn)行防御。

  (2) 自由人戰(zhàn)術(shù):偏向于防守。安排自由人全攻全守,其他隊員各自負(fù)責(zé)一區(qū)域。

  (3) 人盯人策略:進(jìn)攻為全攻策略,防守時不只圍球轉(zhuǎn),而是強(qiáng)調(diào)盯人和卡位。

  本文通過平均累計性能最優(yōu)算法進(jìn)行調(diào)用。平均累計性能最優(yōu)算法是給每個策略設(shè)置性能指標(biāo)初值,每次調(diào)用性能指標(biāo)最優(yōu)的策略;當(dāng)調(diào)用此策略獲得不良效果(如失分,失球等),則性能指標(biāo)減一,反之,獲得佳績(如得分,有效控球等),則加一 [3]。

  2.3 隊形確定與角色分配

  在確定好策略以后,為了使足球機(jī)器人在比賽中相互配合、協(xié)調(diào)作戰(zhàn),更好的完成各自的任務(wù)而不至于出現(xiàn)沖突,需要給每個機(jī)器人分配不同的角色。本文根據(jù)球位置及球員位置進(jìn)行角色分配。

  確定好機(jī)器人角色后,就要對機(jī)器人的動作進(jìn)行設(shè)計和安排,根據(jù)動作函數(shù)調(diào)用關(guān)系及復(fù)雜程度把動作分為三層:基本動作,技術(shù)動作,戰(zhàn)術(shù)動作。

  (1) 基本動作:

 ?、俚蕉c ②轉(zhuǎn)角 ③沿指定方向移動

  (2) 技術(shù)動作:

 ?、偕溟T ②攔截 ③守門 ④傳球 ⑤控球

  (3) 戰(zhàn)術(shù)動作:

 ?、?一傳一射 ②二過一 ③交叉掩護(hù)

  3. 足球機(jī)器人仿真

  通過模擬足球機(jī)器人系統(tǒng),可促進(jìn)對人工智能和機(jī)器人學(xué)的研究和比賽經(jīng)驗的積累,產(chǎn)生新的控制方案和新的對策。是面向?qū)ο蟮木幊?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/語言">語言,編程簡單、界面友好,深受編程人員青睞。本文采用進(jìn)行仿真,通過調(diào)用VB接口函數(shù)(大賽組委會提供的動態(tài)鏈接庫)編寫AI程序。

  3.1 VB接口說明

  大賽組委會提供的動態(tài)鏈接接口包含在Cclient.bas模塊,主要有以下函數(shù)。

  (1) GetStart:打開和服務(wù)器的連接。

  (2) GetInformation:從服務(wù)器端得到作戰(zhàn)的信息。

  (3) RunTo:移動指令。

  (4) KickToTarget:向固定點踢球。

  (5) KickToDirect:向固定方向踢球。

  (6) NoKick:清空球員的預(yù)置動作。

  (7) GamePause:暫時停止服務(wù)器操作。

  (8) GameResume:使服務(wù)器重新運(yùn)行。

  (9) GameState:顯示比賽狀況。

  (10) CleanUp:結(jié)束與DDL的通訊。


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