仿真机器人足球比赛中的射门策略

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1、文章编号:1674-2869(2012)10-0062-04仿真机器人足球比赛中的射门策略张彦铃叫王朝売】・2,闵锋1,2,李迅】,2（1.武汉工程大学计算机科学与工程学院，湖北武汉430074；2•智能机器人湖北省重点实验室，湖北武汉430074）摘要：针对机器人足球传统射门策略存在射门成功率不奇的情形，对FIRA机器人足球五对五仿真平台（SimuroSot5vs5〉中实体的运动规律进行了分析，提出了预测法射门策略.首先建立了机器人的变速运动模型和球在碰撞之后的运动模型•然后根据这些运动模申，实时地对机器人和球的速度及位置进行分析预测,寻找对方守门员的死角•确定最佳的

2、射门区域.通过仿真实验，预测法射门策略与多人协作射门策略、死角法射门策略、基于艾米特插值（Hermile〉曲线射门策略相比•明显提高肘门的成功率和比赛进球数.关键词：仿真平台；运动模型；射门策略‘机器人足球中图分类号:TP391.9文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-2869.2012.10.015o引言机器人足球是一个新兴的人工智能研究领域，它融合『实时视觉系统、机器人控制、无线通讯、多机器人控制等多个领域的技术⑴•一场完整的机器人足球比赛是由若干基本动作组合完成的，其中最重要的就是射门动作⑵•因此.如何快速、准确地并且动作连贯地完成射门动作

3、就成为了进球的关键〔一化针对射门策略有不少的研究，韩学东等⑸在传统射门的基础上，引入了射门区的概念，合理的选择射门点，并优化射门机器人的运动路径，但是没有考虑其他机器人对射门的影响，容易导致被截球•柯文德时、马刚等厅提出了多人协作射门的方法，提高了射门的成功率，然而此方法对计算的精度和实时性要求很高•练家乐等⑻分析了机器人射门成功率的主要因素：kickjand属性，提高射门成功率，但是忽略了其它防守球员对射门的影响.范宗涛⑼、柳在鑫等:心分别提出了利用Hermite曲线和渐开线来优化射门路径,可以比较连贯的完成射门动作和避障•郝宗波等M提出了利用对方守门员防守死角的方法

4、，在一定程度上增加了进球数.王牛等［⑵提岀了抢点射门策略，对球的位置进行简单的预测•确保机器人能够踢到球•进而射门.本文主要以FIRA5V5仿真平台为背景，研究机器人和小球的离散变速运动模型》一旧，在此基础上对它们的位置、速度等进行预测分析，寻找最佳射门区域，提高射门的成功率.1实体的运动模型FIRASimuroSot5V5机器人仿真平台在计算机上建立逼真的足球比赛场地和机器人模型，同时建立机器人和球在场地上的运动学和动力学模型•仿真平台还是一个服务程序，它将实时处理决策系统发出来的决策命令，并及时将各个机器人与球的位置和角度反馈给决策系统.1.1机器人的运动模型本文主

5、要讨论机器人位置靠近对方球门进行射门，因此假设机器人在射门之前进行直线运动•并且踢球时不加旋转角度，所以踢球之后小球也将进行直线运动，考虑到守门员一般都不会冲岀守门区去截球,因此假定守门员也在防区内做直线运动.在仿真平台上对机器人进行直线运动测试，然后将测试数据导入MATLAB中，如图1所示的图形是在机器人左轮速和右轮速都为50下的测试数据，可以看出机器人在一定推力的作用下刚开始做加速运动，然后逐渐趋近该推力下的最大速度•假设机器人的推力为F,所受的阻力为/,机器人的速度卍在最后趋于稳定说明/和p之间成正比关系J=Cu（C为常量），分析机器人在某一个周期内的受力情况有：

6、F—f=ma（1）式（1）中，加为机器人的质量，a为加速度.F_Cp=m兽（2）收稿日期:2012-09-14作者简介：张彦铎（1971-）.男•黑龙江肇东人，教授•博士•研究方向：人丄智能・(5)对式（2）中p和t进行积分得到t时刻的速度：F"=g_e在式⑶中令r=^,A=e-r,Ao=e^i,B=F右则式(3)变换为S=E+（S-B）A'（4）式（4）就是机器人直线运动中速度卩和时间z的关系，其中A和B都为席量系数，需要通过大址测试数据拟合出来.如图2所示，机器人在时间t内的路程是离散的•阴影部分的面积表示机器人r=5时的路程，因此总路程等于每一段路程之和.S,=2

7、s=—A，=I1EVIA・(s—B)・(1-AJ1.2小球的运动模型小球以初速度匕运动，机器人以速度Vr撞击小球，碰撞后的速度分别为V；、V；，在碰掩的瞬间符合动量守恒和能量守恒.mbVb4-mrVr=mhVh'{'mrVr（6）mbV?+和,刃=詁V?+j/nX2（7）经过式（6〉和式（7）求出碰撞后小球的速度：、尸_（加&—加,）+2加⑻mb--mr如图3所示，机器人在第15个周期时与小球发生碰撞，小球速度猛增至点，然后做减速运动到Pt点•此后速度趋于稳定•因此小球在时间t内的路程为每个周期下的路程之和.Sb=Bb'/+人*（匕