1.引言

　　目前，有關(guān)機(jī)器人足球比賽的國際組織有兩個：RoboCup聯(lián)合會和FIRA組織,。比賽項有三個：(1),、小型機(jī)器人比賽(Ф≤15cm);(2)、中型機(jī)器人比賽(15cm<Ф≤50cm);(3),、電腦模擬比賽,。在仿真設(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,。采用一種基于行為模式的體系結(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)器人足球比賽仿真組比賽(五對五)的對策進(jìn)行研究，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VB語言對此進(jìn)行了仿真,。

　　2. 足球機(jī)器人對策研究

　　在足球機(jī)器人系統(tǒng)中,，足球機(jī)器人對策研究屬于決策子系統(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。

　　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：

　　①到定點 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：

　?、僖粋饕簧?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,。VB是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，編程簡單,、界面友好,，深受編程人員青睞。本文采用VB語言進(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。

　　3.2 設(shè)計步驟[1][2]

　　(1) 編寫輸入信息預(yù)處理模塊

　　(2) 編寫動作庫模塊：其中要用到輸入信息預(yù)處理,。

　　(3) 編寫策略庫模塊：根據(jù)球場情況給每個隊員分配角色和動作,。

　　(4) 編寫主模塊：分析比賽狀況與球場狀況，利用平均累計性能最優(yōu)算法調(diào)用策略庫,。

　　3.3 程序設(shè)計框架

　　采用大賽組委會提供的動態(tài)鏈接接口,，我們可以編制自己的AI程序，每個AI程序的基本框架如下：

　　3.4 設(shè)計舉例

　　本文對全攻全守策略算法進(jìn)行舉例,，說明如何調(diào)用策略和編寫程序的,，算法流程圖如圖3所示：

圖3 全攻全守策略算法流程

　　4. 結(jié)束語

　　本文著重對機(jī)器人足球比賽的對策進(jìn)行研究，提出了四步?jīng)Q策推理模型,，并采用VB高級編程語言進(jìn)行了仿真實現(xiàn),。決策推理模型要對實時變化的球場狀況進(jìn)行分析處理，編寫對策,，此種模型有其自身的優(yōu)點,，簡單,、快速。還有其他一些模型,，如引力斥力模型,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、生物進(jìn)化模型等,，當(dāng)然這些模型的實現(xiàn)有一定的復(fù)雜性,。