微型足球機(jī)器人行為產(chǎn)生方法與實(shí)現(xiàn)

摘要：將整個(gè)賽場(chǎng)劃分成10個(gè)區(qū)域，分析了機(jī)器人在活動(dòng)區(qū)域的基本行為，確定了不同情況下的有利目標(biāo)點(diǎn)和反應(yīng)條件，建立了機(jī)器人行為觸發(fā)機(jī)制。該行為產(chǎn)生方法將角色分配和行為產(chǎn)生相結(jié)合，使場(chǎng)上每個(gè)機(jī)器人隨時(shí)都有明確的目標(biāo)和行為，結(jié)構(gòu)層次分明，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，便于升級(jí)。

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

            機(jī)器人足球賽為機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等提供了一個(gè)良好的研究與試驗(yàn)平臺(tái)，已成為一個(gè)熱門(mén)研究課題。微型機(jī)器人足球賽是機(jī)器人足球賽中最基本的一種，它由視覺(jué)子系統(tǒng)、無(wú)線通信子系統(tǒng)、策略子系統(tǒng)以及足球機(jī)器人子系統(tǒng)組成。比賽是在策略子系統(tǒng)指揮下自主進(jìn)行的，每秒鐘要處理25或30幀圖像。當(dāng)擁有了良好的硬件設(shè)備后，整個(gè)球隊(duì)水平主要決定于策略子系統(tǒng)的水平。其主要任務(wù)包括：場(chǎng)上攻防態(tài)勢(shì)判斷、球隊(duì)中每個(gè)機(jī)器人角色劃分及任務(wù)分配、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器人問(wèn)相互配合等。由于場(chǎng)上形勢(shì)千變?nèi)f化，決策時(shí)間又相當(dāng)短暫，所以如何構(gòu)建一個(gè)良好的策略子系統(tǒng)成為研究的重點(diǎn)。文獻(xiàn)[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(qū)域以及雙方控球狀態(tài)劃分成12種情況，針對(duì)每種情況提出了相應(yīng)的策略。由于判斷條件比較復(fù)雜，實(shí)施起來(lái)難以達(dá)到滿意的效果。文獻(xiàn)列出了常見(jiàn)的反應(yīng)行為，并給出了有利目標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算方法。其缺點(diǎn)是沒(méi)有給出一種合適的行為觸發(fā)機(jī)制。本文分析了機(jī)器人應(yīng)有的幾種反應(yīng)行為，確定了策略研究重點(diǎn)，提出了一種新的隊(duì)員角色分配策略，可以根據(jù)不同的情況產(chǎn)生不同的行為并動(dòng)態(tài)地分配給相應(yīng)的機(jī)器人；設(shè)計(jì)了一套行為觸發(fā)機(jī)制，能及時(shí)合理地觸發(fā)反應(yīng)行為，從而保證場(chǎng)上每個(gè)機(jī)器人隨時(shí)都有明確的目標(biāo)和行為。

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

            2 行為標(biāo)志及有利目標(biāo)點(diǎn)的確定
            2．1 足球機(jī)器人應(yīng)有的反應(yīng)行為及其條件
            下面分析攻，防隊(duì)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(xiàn)。綜合分析足球機(jī)器人的場(chǎng)上行為，可劃分為如下幾類：

            (1)射門(mén)
            當(dāng)機(jī)器人離球較近且處于較有利的位姿時(shí)，如圖2所示，應(yīng)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(jī)器人與球的距離d小于某個(gè)臨界值d0，在實(shí)驗(yàn)中取d0=30cm；
            ②機(jī)器人的朝向與機(jī)器人和球連線方向的夾角AB小于某個(gè)臨界值島θ0，在實(shí)驗(yàn)中取θ0==30