FIRA机器人足球仿真策略技术报告

FIRA机器人足球仿真5vs5平台技术研究摘要：本文旨在研究FIRA机器人仿真足球比赛平台。多智能体系统是分布式人工智能的一个主要领域，而机器人足球是典型的对智能体系统，又是研究分布式人工智能的理想平台，在多能体系统中，不但研究了每个智能体本身的体系结构，而且着重的研究了多智能体之间的协调与合作问题，为了使进攻和防守策略设计的更有效，策略中采用场地分区将机器人进行详细的任务分工，使得每个机器人个体能够达到很好团队合作。本文总结了几个机器人足球仿真的主要技术特点和对它们进行的研究分析，经过仿真平台测试有效。关键词：FIRA多智能体机器人足球仿真分布式测试平台一、引言足球机器人系统是近年来十分活跃的高科技竞技系统。机器人足球系统融合了机器人学、机电一体化、通讯与计算机技术、图像处理、传感器数据融合、决策与对策、模糊神经网络、人工生命与智能控制等学科内容，是研究多智能体系统理论的良好实验平台。各种先进的方法和理论都在其中得到使用和验证。5vs5足球机器人仿真是多机器人合作的典型代表。其控制系统包括3个子系统：视觉子系统（实时检测场上信息）、决策子系统和机器人(小车)系统。决策系统的任务是根据比赛场上的态势做出是进攻还是防守的决定，给己方的每个机器人分配角色，并且协调不同机器人之间的合作，这一系列动作都是通过控制机器人左右轮的速度来实现的。比赛成功与否很大程度上决定于策略系统的性能和可靠性。SHAPE提交提取预处理SEE提交提取预处理SEE角色分配ACTION行为模式END环境信息图1策略流程结二、决策系统描述足球机器人决策系统是整个产品数据管理系统的核心，它包含了产品的处理处理的核心功能和应用逻辑，有三个子层组成：基础服务与设施、管理控制层、核心功能层。分别对应CORBA规范中的OMA体系结构放入对象服务、通用设施、领域接口和应用接口。基础服务与设施基础服务与服务层建筑在异构环境层之上，该层的主要目的是隐藏在复杂技术细节与硬件特性，屏蔽异构环境，为管理控制层提供统一的编程接口、交互协议，如HTTP、TCP/IP协议、HOP等，从而保证系统的跨平台的能力和在不同的应用系统之间数据交换的能力。基础服务与设施层以OMG的CORBA、CORBA、CORBAService、CORBAFacility为基础，具备对象通信、命名服务、事务处理、数据接口等功能。该层还包括数据传送、数据转换等功能，以响应核心功能子层的数据访问请求，对核心功能子层屏蔽数据访问具体细节，并支持客户端与中间层与数据服务器间的数据同性。管理控制层管理控制层可以完成产品数据管理系统的使能器，它的CORBA构件对象技术开发。该层实现基本的对象模型以及系统的管理安全，提供对产品数据对象的存取访问控制和完整性、一致性维护。该层主要有监护服务器、访问服务器、安全控制器以及数据分布于复制对象组成。在该层中，监控服务器最为智能的监控分布对象，接受用户访问请求，对用户的身份及访问权限验证之后，若有足够的权限则自动判别被操作信息所处的的数据库仓库和状态等信息，并向相应的服务器发出文件读写请求，同时将对产品数据对象信息的完整性和一致性进行控制，否则向用户返回访问被拒绝的消息。访问服务器的作为之间操作分布式数据仓库中电子文档的分布对象，它主要提供工具软件需要的信心以及将处理过的纤细保存起来。安全控制器，保证对所有数据的操作都是合法的，禁止系统外的非法分布对象产品数据任何访问。数据分布与复制对象模块负责分布式数据库和数据仓库中数据的同步更新维护，及时更新各数据库和数据舱中的不同信息，以保证用户能够随时得到正确的信息。贺核心池功能居层范这个雨子层片完成女产品宫数据卫结构性管理瓣系统迅的核勉心功美能，番如过考程管壤理、如权限然管理衰、属螺性管抖理、听产品宴数据畅存取旋控制电，以掠及一甲致性鞭和完财整性命维护争、文吊档管辰理、方零部数件管筑理、揭数据管处理帖流程省管理栋、冲洒突管令理和呢资源绢调度煌等功祥能。拐核心渴功能新层中旧的各般个模较块只游是对璃产品母数据曲管理辽，以糊及对径数据么处理显流程撕的管仗理梳三荐、挥机器党人动塘作层坊设计垒动作权层定州义了恨需要躬多个饱控制垮周期云才能庙完成仆的轮课式机恰器人器动作寒。动肿作层辩主要脊解决铜的是杆机器握人运堡动控载制问市题，脸包括咬基本更动作冶、技终术动丈作、演战术傲动作澡和组连合动裕作凉。剩基本简动作航：对按应于弯机器援人足演球的快基本巴须知棋训练西，比骆如踢安定点赶球、略移动富、转锤角等朱。街技术笼动作猜：是商在基越本动蹦作的胖基础息之上闪，利质用基品本动讽作沿略一定腔的轨雄迹运扒动，大达到鱼一定腿的技请巧性夕目的薪，包宫括射凳门、敌拦截躲、传翻球、辩防守窃，解揉围等玩技巧雪性进碗攻和喂防守纲动作临。址组合歇动作考：在干基本尝动作磁、技弱术动歉作的坟基础娱之上斥，或贱一些理相同淋性质锣的特束殊动娇作组肆合而绪成，毅并有渗单个发机器爷人完时成的捕，如扶避障不、守腐门员类的特充殊动汪作等弹。焦战术裂动作芳：是习指有辱2各耕或两答个以尺上的津机器努人摆通过酒相互拿配合克才能务完成常的，稍或者侍是为谣实现冒某个逃特定筋的战嗽术意滔图的初动作寺，这捞个动望作需让要在伶上层辱策略稿中进乘行多朗智能茅体统水一调藏度，搬需要洒利用玻多个涨机器楚人进页行相胸互之购间的天配合残，如乱一传莫一射仁、二术过一楼、多崖过多质、底钉线传肉中等馋。燥基本旅动作锅负责险机器梨人运摸动指趣令与嘴轮速艰指令燕之间逢的转辆换，抢实现晒机器昏人的锻基本辛功能穿，技估术动插作是干已基犯本的丛动作跃为基榴本功嚼能，厌而组剧合动冻作是剃以技大术动蜘作各欠和战盘术动间作为讨基础墨的。牛四类汇动作熄的层冶次就反像对件台阶逐一样问，一昆步一押步向距上堆耐，底脚层的态动作探是实窝现上膏层动毯作的条保证悼，如塔图所辱示：另铃宵动为了垒达到快真正盛机器构人在舰动态权环境暴中高仓效率损的完轧成比长赛人社去，扒需要吊将一移些动烛作作航为机洽器人真的基妖本行僚为，搂也就晶是原先始、各不能绍再划疑分的垂行为盼，因休此将你上述数基本专动作柴和技星术动牵作2蓄个层卧次作鼠为机聚器人礼的基巷本行滔为。岭这些闲基本疗行为欲建立忌就相包当于止完成宏了培转养基律本机授器人符行为少的任敢务，骄从而继将机狱器人斤培养书成了促具有冒基本项技术拆的运逝动员敞，为荐赢得筋比赛掉打下榨技术锯基础叹。宁四宋、供队形毫和角给色定存义浑己窑方队除员队堤形是执根据壳球在滩分区昂及对传方机笼器人截的位劝置决通定，含当进哗入一起个周拐期初列始状昼态时漠，场惯地信遮息已辱经通苏过初恼始化卸程序躬纪录犹，即喊我方先已经美全部挖获得胆场地墙信息讲，只欺需对期场上激信息失进行选分析甚，作餐出相羞应的锈决策走，形剑成一荣定的滋阵形毯行动喝。所泽以，屈只需桐分析江对方塘场地脱信息炮，进披行对惊策。坛我们移把足虎球机英器人喂的角阀色归芒纳为盏三大机类:刮(1持)嚼第一智类是洽能在挤开球更瞬间颗完成启简单级开球宾任务槽的足蜜球机屋器人抖角色圈，例抓如:缴点球颜角色德、门找球角浓色、下争球体角色源、任达意球球角色趣等。蜓(2吃)税第二蹈类是令能完辜成特质定踢苦球任案务的寻足球动机器已人角际色，险例如纷:弧钱线射些门角差色，感直射非门角症色，眠前场银边界逆球处取理角定色，现后场所边界妖球处孙理角紧色，等中路杀却球艳角色佣，防代守角晕色等村。简崭单看笔来，柱场上转的机让器人杂的状序态只贤有两灰种可挑能，修一种魄是踢用球，崖一种计是跑骡位，顽第一双、第励二类怕角色投就是链用来庙“踢溉球”验的机插器人钓角色闸。待(3痒)昆第三迫类角冤色是幸能够延跑到继球场灶的固格定的凡位置姐等候期机会共的角派色。灭角色略的设酱计是见基于描动作废层的烈基础边上的料。角贩色设跃计完屋成以徒后，粗角色仔就具乖有了牌自己讨的意嫁义，牙我们邻可以倡把角乔色看庸成能制完成蹦某种桂任务屈的逻访辑单戴元，荡或者泼是逻射辑智都能体衰，该跑单元珠具有笛在特雨定条顶件下染能按才照某默种概洞率完炎成特菠定任肉务的低特点略。角敬色具颤有这锡种特池点的惭属性议可以唯被看盆做一柱类知寄识或元者规偷则，朴这类纠知识臭为队煌形的奶设计助提供欺依据工。韵五晚、阵对抗源战术两和战怜略乏足球务机器朗人的缓队形骨的目渣标就源是将怕球踢斥向某柔个方冶向或眠者是蠢某个程区域膀。而蛮我们耀足球嫂机器秋人系荣统的逃决策弱过程或根据左球的火位置株信息衣以及亏对方梯机器死人的拾位置避信息付确定舍队形完，然穗后忠升实地志执行砌该队劝形内锈容的椅过程锁。我绣们的厌目标谨是通康过执语行某按个决窗策过取程，纸使场灯上的尊形势且达到构对我失方有匙利的右状态蔬。吓我们农把场碎地分妈为五剪个区票:缘图2回凯场地挤划分糕足球究机器圈人锋仿真般程序步是椐油据从纤环境犯参量妻中获立取的闲信息反执行毁相应辅的策缸略，命并将思处理丑的数坏据存芽储在笔服务匪器上尚，以冻便下百次获构取信办息。预处理预处理开始开始送入场地信息送入场地信息判断分区判断分区执行分区i策略执行分区i策略否是否犯规？否是否犯规？是是是是否PlaceKick？是是否PlaceKick？是PlaceKick否嫂挖咳掩黑是PlaceKick否Penalty是否Penalty?Penalty是否Penalty?是否是否FreeKick？是否是否FreeKick？FreeKickFreeKick是否是否GoalKick？是否是否GoalKick？GoalKick否GoalKick否是是否FreeBall？是是否FreeBall？FreeBall否FreeBall否否是否结束？否是否结束？是是结束结束墨图3投抖总流情程图叼球在袖所在蚁区所粗执行测相应互的分哲区策烂略（隶注：恋根据饭球的站坐标战及球胜门中犯心的涉一点料坐标六所确也定的奔直线楚与禁吃区边糖界或俗门区别边界表产生匪的交化点即荒为防躬守员龄的占彻位位袄置。达）叮分区贺1曲：轻即球嗽在禁好区内丽。则糠主要慎对三谁个机草器人老分配载角色闪参与量防守参。另邪外两奥个机浸器人于根据紫球的栏位置选在禁尺区外阴占位瞎，等晋待传芽球。武防守王员1狱的防森守策济略：哭1）奏、若崖离球堪最近饿的敌哈方机闭器人篮在禁巷区外漠，则桶让防打守员馋1在旗禁区硬线上符阻挡幻它。懂2）秋、若齿离球兰最近殊的敌掠方机搜器人撤在禁累区内帝，则馆让防瓦守员所1在糠禁区白边界消上阻虹挡离恋球次客近的静敌方疾机器旋人。还3）姓、若揪离球辽第三愚个近介的敌遮方机屯器人坛在禁经区外哭，则食让防偏守员萝1在于禁区志边界睬盯人见。崇4）杨、除坐些情貌况，会按正请常情掏况占游位，谣盯球夸。议防守央员2铃的防杂守策撞略：巷1）轧、若免离球系最近腔的敌播方机哭器人住在场浮地边最界附钞近时届，如左果防计守员远2先些擒住有球则烟直接贡将将楼球推向出禁慕区外悦，如灭果是朗守门栗员先盛擒住番球则撒让防胀守员桃2迅裹速地逼跑到皱守门拐员后水方去晕助推堤球。斑2）宿、除均此情堆况，减防守雄员2拾在门帜区边给界按佛正常就情况吩占位高及踢柳球。碌即球渠处于巾无人瓦控球文状态伐时，唤它去丧抢球轻，若窗球处盖于我某方控何球则红它去茧盯人量。和守门面员的株防守帽策略肥：州1）男、若井离球离最近购的敌且方机蓝器人乱在场健地边清界附披近时街，则减它去逗抢球垂，直秤接将掀将球兔推出丸禁区泽外。哲梨2）臭、除户此情符况，点守门婶员直禾接盯李球。搞图4苗脊球在栽1区背的防国守图抄示橡分区功2：库析棋主要渗对三放个机陷器人鸣分配姑角色司参与乏防守矛。另窃外两阔个机难器人树去抢病球。护迷倚防守方员1卵的防薯守策罢略：乓配合盟防守渔员2怒在禁毅区边颗界占岗位及势踢球夺。扁沫脉防守厦员2采的防职守策词略：移田戴1）曲、若啊防守山员1泉出击忧踢球压状态都，则殃它在色门区什边界佣替补翁防守贼员1肃的位竞置。垦盲办2）市、若草防守温员1鹅处于心占位搂状态虫，则漫它去展盯人喘。咳管咏守门俘员的氧防守敬策略猛：盯博球。则图5倒疮球在台2区绸的防尘守图剂示分夹区3燃、4温、5疤桂争主要沾对三平个机栗器人姑分配傍角色垦参与烘进攻贷。另贿外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