RoboCup智能系统设计中的守门策略.doc

RoboCup智能系统设计中的守门策略The Goalie Strategy in the RoboCup Intelligence System李咏梅1，孙海梦2LI Yongmei，SUN Haimeng（1集美大学计算机工程学院，福建，厦门，361000；2黎明职业大学机电工程系，福建 泉州 362000）(1JiMei University Computer Engineering College，XiaMen FuJian 361000，China；2Liming Vocational & Technical College，Quanzhou FuJian 362000，China)摘要：在RoboCup智能系统中守门员是一个特殊的智能体，其中的扑救动作也较为特殊。它能够扩大守门员的防守范围，但是一个扑救动作之后要过一定的周期才能进行下一个扑救动作，因此在算法中要考虑到扑救命令的成功率。Abstract：The goalie in the RoboCup intelligence system is a especial agent，and the catch is a especial act too. It can extend the guard area of goalie，but there must be a certain interval between two movements of catch acts，so we have to think about the blest odds.关键词：RoboCup，智能体，守门员Key words：RoboCup，Agent，Goalie1 引言机器人足球世界杯（Robot Soccer World Cup，简称RoboCup）是一个国际性的研究和教育项目，它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人研究的发展。为了这个目的，RoboCup组委会选择了足球比赛作为基本的领域，并组织了机器人足球世界杯及学术会议。在机器人足球比赛中，各个智能体机器人按照预定分配的角色，通力合作，才可能取得最后的胜利。而这之中守门员是一个特殊的智能体，其主要目的是防守球门区域，它的扑救动作也较为特殊。守门员的扑救动作能够扩大守门员的防守范围，但是一个扑救动作之后要经过一定的周期才能进行下一个扑救动作，因此在算法中要考虑到扑救命令的成功率。2 RoboCup系统中守门员智能体的动作模型在整个RoboCup智能体系统设计中，关于动作实现这个方面，首先要解决的是对动作模型的了解，只有掌握了服务器的动作模型，才能依据这些模型来实现球员在场上的动作。服务器上提供的关于守门员的动作支持以下模型。2.1 CATCH抓球模型守门员是唯一能执行Catch命令的球员。只要比赛模式是“playon”、守门员在罚球区内、且足球在可扑范围内，守门员就有可能从任何方向扑到足球。假设守门员以角度去Catch足球，那么可扑范围是长宽分别是Catchable_area_l和Catchable_area_w的矩形区域，如图1所示。如果足球在这个矩形区域内，那么足球能够被守门员扑到的可能性是就是Catch_probability，在外面则不能被扑到。如果Catch命令没有执行成功，那么要Catch_ban_cycle后才能进行下一次的Catch命令（在些期间的Catch命令将不会发生任何效果）。如果守门员成功的扑球，比赛模式将在一个时间周期内先变为“goalie_Catch_ball-l|r”，再成为“free_kick_l|r”。一旦守门员成功扑球，它就可以在罚球区范围内执行move命令。在kick踢球前，守门员最多可以执行goalie_max_moves次move命令。更多的move命令将不起任何作用，同时Server返回（error too many moves）。图1所示的是守门员与45度角去扑球的情景。图1 守门员以45度角去扑球2.2 TRUN模型命令turn用来改变球员的身体朝向。命令turn的参数是moment，moment 的有效值介于minmoment 和maxmoment之间。如果球员是没有运动，那么他转过的角度将等于moment的值。然而，如果球员在运动，由于惯性的作用使其转身较为困难。球员真正转过的角度见公式如下：Actual_angle = moment / (1.0 + inertia_moment * player_speed) （公式1） Inertia_moment 在文件Server.conf中的默认值是5.0。因此，如果球员的速度是1.0,他能够做到的有效转身角度最大是正负30。但是，因为球员不可能在同一个周期执行dash和turn命令，因此球员执行turn后最大速度是player_speed_max * player_decay, 这就意味默认球员的有效转身角度是正负60度。2.3 TRUNNECK模型使用turn_neck命令，从某种角度上，是独立于球员身体的转动头颈。球员有头部角度是他的视野角度。命令turn改变球员的身体角度，而命令turn_neck则改变了球员相对他的身体的颈部角度。球员颈部的相对角度介于minmoment和maxmoment之间（在文件Server.conf中定义）.如果球员执行了turn命令，而没有执行turn_neck命令，球员的视野角度也是会改变。在球员执行turn, dash,kick命令的同一个周期，也可以执行turn_neck命令。命令turn_neck不像turn那样受运动因素的影响。命令turn_neck的参数必须介于minneckmoment和maxneckmoment之间。2.4 Move模型命令move可以把球员移动到场上的任何一个地方。只有在设置整个球队时move命令有效，在正常比赛期间是没有效果的。在上下半场开始前（比赛模式是“before_kick_off”）以及进球后才可以使用move命令。在这种情况下，只要比赛模式没有改变，球员可以被移动到自己半场的任何地点，而且可以被移动任意多次。如果球员还在对方半场的话，那么将会被Server移动到已方半场的随机位置。使用move命令的第二个目的是当守门员成功抓到足球后，可以在罚球区内移动。3 守门动作实现在禁区内，守门员对球的处理可以有好几种处理方式，然而为了安全一般我们都是用Catch，尽量保证不失球。但是对于Catch命令的使用要注意场合，因为一个Catch动作之后，要过一定的周期才能用下一个Catch命令，因此在使用过程中我们要保证Catch命令的成功率。鉴于此，我们使用了预测下一个周期的情况来决定当前这个周期执行Catch还是下个周期执行，通过迭代来得到执行Catch命令的最好的周期。其原理如下：根据这个周期球与自己的位置、对方队员与球的位置和下个周期球与自己的位置、对方队员与球的位置的比较来得到最好的执行Catch命令的周期。这其中考虑到各自的实际情况，比如自己全力加速，对方球员也全力加速等情况。程序实现的流程图如下图所示。图2 程序实现的流程图4结束语机器人足球比赛是一项团队运动，团队合作在这之中起到了非常重要的作用。而守门员在所有队员中是一个比较特殊的智能体，它拥有比其他智能体更多的动作模型和动作策略。而且守门员是一个球队的最后防线，控制好守门员可以使球队在最大的程度上做到少失球。因此，守门员的动作实现要做得细做得准。由于守门员及它扑救动作的特殊性，我们在本文中分析了迭代方式寻求最佳扑救周期的守门策略，守门员会在非最佳扑救时间内处于警惕状态，并且时刻作好做出扑救动作的准备，当判断最佳扑救时刻来临的时候做出扑救动作，以获得最佳的防守效果。参考文献： 1 刘钊，陈建勋.基于粒子群算法的足球机器人动作选择研究.武汉：武汉科技大学学报，2006，22 张培仁，张志坚.基于1632位DSP机器人控制系统设计与实现.北京：清华大学出版社，2006，103 丁学恭.机器人控制研究.浙江：浙江大学出版社，2006，94 阂华清、范耀军.基于多Agent的RoboCup仿真足球比赛通信. 广东广州：华南理工大学计算机科学与工程学院，20045 Lus Paulo Reis & Nuno Lau，FC Portugal Team Description: R