微型足球機器人行為產(chǎn)生方法與實(shí)現

摘要：將整個(gè)賽場(chǎng)劃分成10個(gè)區域，分析了機器人在活動(dòng)區域的基本行為，確定了不同情況下的有利目標點(diǎn)和反應條件，建立了機器人行為觸發(fā)機制。該行為產(chǎn)生方法將角色分配和行為產(chǎn)生相結合，使場(chǎng)上每個(gè)機器人隨時(shí)都有明確的目標和行為，結構層次分明，實(shí)時(shí)性強，便于升級。

            關(guān)鍵詞：機器人足球策略行為產(chǎn)生角色分配反應行為

            機器人足球賽為機械設計、自動(dòng)控制、人工智能、計算機視覺(jué)等提供了一個(gè)良好的研究與試驗平臺，已成為一個(gè)熱門(mén)研究課題。微型機器人足球賽是機器人足球賽中最基本的一種，它由視覺(jué)子系統、無(wú)線(xiàn)通信子系統、策略子系統以及足球機器人子系統組成。比賽是在策略子系統指揮下自主進(jìn)行的，每秒鐘要處理25或30幀圖像。當擁有了良好的硬件設備后，整個(gè)球隊水平主要決定于策略子系統的水平。其主要任務(wù)包括：場(chǎng)上攻防態(tài)勢判斷、球隊中每個(gè)機器人角色劃分及任務(wù)分配、機器人運動(dòng)規劃、機器人問(wèn)相互配合等。由于場(chǎng)上形勢千變萬(wàn)化，決策時(shí)間又相當短暫，所以如何構建一個(gè)良好的策略子系統成為研究的重點(diǎn)。文獻[5]采用實(shí)時(shí)自組織模糊決策樹(shù)進(jìn)行決策，將球所在區域以及雙方控球狀態(tài)劃分成12種情況，針對每種情況提出了相應的策略。由于判斷條件比較復雜，實(shí)施起來(lái)難以達到滿(mǎn)意的效果。文獻列出了常見(jiàn)的反應行為，并給出了有利目標點(diǎn)的計算方法。其缺點(diǎn)是沒(méi)有給出一種合適的行為觸發(fā)機制。本文分析了機器人應有的幾種反應行為，確定了策略研究重點(diǎn)，提出了一種新的隊員角色分配策略，可以根據不同的情況產(chǎn)生不同的行為并動(dòng)態(tài)地分配給相應的機器人；設計了一套行為觸發(fā)機制，能及時(shí)合理地觸發(fā)反應行為，從而保證場(chǎng)上每個(gè)機器人隨時(shí)都有明確的目標和行為。

            1 場(chǎng)地的劃分
            根據比賽過(guò)程分析，將球場(chǎng)劃分成如圖l所示幾個(gè)區域。區域l、2、3、4為角區，5、6為邊界區域，區域7為防守區，區域8為進(jìn)攻區，區域9、10分別為我方禁區和對方禁區。

            2 行為標志及有利目標點(diǎn)的確定
            2．1 足球機器人應有的反應行為及其條件
            下面分析攻，防隊員的基本行為。守門(mén)員的動(dòng)作行為比較特殊，可參見(jiàn)文獻。綜合分析足球機器人的場(chǎng)上行為，可劃分為如下幾類(lèi)：

            (1)射門(mén)
            當機器人離球較近且處于較有利的位姿時(shí)，如圖2所示，應毫不猶豫地進(jìn)行射門(mén)以破門(mén)得分。射門(mén)行為的觸發(fā)條件為：
            ①機器人與球的距離d小于某個(gè)臨界值d0，在實(shí)驗中取d0=30cm；
            ②機器人的朝向與機器人和球連線(xiàn)方向的夾角AB小于某個(gè)臨界值島θ0，在實(shí)驗中取θ0==30