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盤算機(jī)仿真機(jī)器人世界杯足球錦標(biāo)賽攻防戰(zhàn)術(shù)的鉆研
【摘要】隨著盤算機(jī)技巧的發(fā)展， 散播式人工智能中多智能體系統(tǒng) (MAS Multi-agent System)的理論及利用鉆研已經(jīng)成為人工智能鉆研的熱門，RoboCup（Robot World Cup），即機(jī)器人世界杯足球錦標(biāo)賽，是一個(gè)在異步，有噪聲的對(duì)抗環(huán)境下，鉆研多智能體的決策和合作的問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹了盤算機(jī)仿真足球機(jī)器人比賽中進(jìn)攻和防守的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
【要害詞】進(jìn)攻;組織性;正確 ;快速;防守;機(jī)動(dòng)性
RoboCup（Robot World Cup），即機(jī)器人世界杯足球錦標(biāo)賽。它是國(guó)際上一項(xiàng)為進(jìn)步相干領(lǐng)域 的教導(dǎo)和鉆研程度而舉辦的大型比賽 和學(xué)術(shù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)供給一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 任務(wù) 來(lái)增進(jìn)散播式人工智能、智能機(jī)器人技巧、及其相干領(lǐng)域 的鉆研與發(fā)展。訓(xùn)練和制作機(jī)器人進(jìn)行足球賽，是當(dāng)前人工智能和機(jī)器人領(lǐng)域 的鉆研熱門之一。在比賽 中，當(dāng)斷定了球隊(duì)的陣型后，每個(gè)隊(duì)員分配了相應(yīng)的角色，起頭討論球隊(duì)的整體和局部攻防戰(zhàn)術(shù)。
全隊(duì)進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)
全隊(duì)進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)是指比賽 中一方獲得球后，通過(guò)隊(duì)員之間的傳遞配合達(dá)到 射門的目標(biāo)而采納的配合法子 。與局部進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)相對(duì)比，全隊(duì)進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)的進(jìn)攻面對(duì)比廣，參加 進(jìn)攻和快速回?fù)舻取Ｊ滓羞吢愤M(jìn)攻，中路進(jìn)攻，快速回?fù)舻取?/p>
1、邊路進(jìn)攻：利用 球場(chǎng)兩側(cè)地區(qū) 發(fā)起進(jìn)攻的法子 叫做邊路進(jìn)攻。邊路進(jìn)攻是全隊(duì)進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)的首要情勢(shì)之一，其首要特性是有利于施展進(jìn)攻速度，打破對(duì)方防線制作缺口。
2、中路進(jìn)攻：中路進(jìn)攻是利用 球場(chǎng)中間區(qū)域組織的進(jìn)攻，這種進(jìn)攻雖然能直接射門，但難度最大，因?yàn)橹新贩朗刈顬榭b密，突前的攻擊手必須 是反應(yīng)極其敏銳 ，意識(shí)強(qiáng)而且技巧高，敢于冒險(xiǎn)，速度快和氣于路位策應(yīng)的隊(duì)員。
3、快速回?fù)簦罕荣?中當(dāng)攻方進(jìn)攻時(shí)，后衛(wèi)線往往壓至中場(chǎng)左近，防守人數(shù)也由于插上進(jìn)攻和助攻而相對(duì)減少，此時(shí)抓住對(duì)方防區(qū)空隙對(duì)比大和回防較慢的時(shí)機(jī)，趁其失球發(fā)動(dòng) 快速回?fù)�，往往能取得良好的效�?，快速回?fù)羰亲钣幸獟兜倪M(jìn)攻手法，有效發(fā)動(dòng) 快速回?fù)�。能有效得分，但其有必然的冒險(xiǎn)性。所以要控制正確快速的原則。配合要有組織性，要非常有默契，需要 多次練習(xí)。否則很難在比賽 中實(shí)行。
全隊(duì)防守戰(zhàn)術(shù)
防守戰(zhàn)術(shù)可分為兩種根基類型：盯人緊逼防守（人盯人防守），即在規(guī)定的領(lǐng)域內(nèi)盯人緊逼，不交換 看守：區(qū)域緊逼防守（盯人和區(qū)域相聯(lián)合），即現(xiàn)今風(fēng)行的綜合防守，緊逼和保護(hù)相聯(lián)合，在個(gè)人的防區(qū)內(nèi)緊逼，作交替看守。盯人防守即各自都有明確 的防守對(duì)象。防守最根本 的原則是緊逼和保護(hù)。只有緊逼才干有效地主動(dòng) 斷搶，壓抑對(duì)方技巧的優(yōu)勢(shì)而獲得主動(dòng) 權(quán)：保護(hù)是為了更好地緊逼和把持空檔，為博得比賽 籌辦機(jī)會(huì)。防守可以被解釋 成一個(gè)安排 的事件。在清華設(shè)計(jì)地隊(duì)伍中它是應(yīng)用一個(gè)類型，基于情況 的策略安排 理論。安排 最首要的一點(diǎn)是在根基的編隊(duì)中，哪個(gè)斷定一個(gè)隊(duì)員的地位通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 的角色分配，球的地位和球的把持狀態(tài) 。在這個(gè)防守問(wèn)題上，根基的信息供給作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) ，命名的，一個(gè)雷同的角色，因?yàn)榻巧峙浜腿蝿?wù) 評(píng)價(jià)。另外一個(gè)首要的事實(shí)是在防守的地位機(jī)動(dòng)性，這個(gè)測(cè)量多么危險(xiǎn)，如果一個(gè)對(duì)手站在給定的地位。防守地位機(jī)動(dòng)性因?yàn)槿我獾狞c(diǎn)在球場(chǎng)上的是先前已經(jīng)知道在所有的隊(duì)友中間。
四種類型的防守動(dòng)作：
1、lock(陰礙 )：交叉一個(gè)對(duì)手的占領(lǐng)這個(gè)球在我們球門的外圍，禁止他向前推動(dòng)。
2、Press(壓力)：跑，在一個(gè)對(duì)手占領(lǐng)這個(gè)球，并且在我們球門的左近，維持對(duì)他有要挾
3、Mark(盯人)：盯住一個(gè)沒(méi)有球的對(duì)手，因此他的隊(duì)友不可以傳球給他
4、Point Defend(地位防御)：站在根基的信息地位，這個(gè)將有利益，當(dāng)一個(gè)左近的隊(duì)友在1vs1中失敗了，或者當(dāng)這個(gè)隊(duì)重新奪回了球的把持權(quán)。
為了簡(jiǎn)化這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)置一個(gè)規(guī)矩，一個(gè)防守隊(duì)員不可以防守兩個(gè)對(duì)手在雷同的光陰里面，還有兩個(gè)防守隊(duì)友不該當(dāng)防守雷同的對(duì)手。這個(gè)互斥的操作被供給在雷同的這些情況 下。這個(gè)沖突的操作沒(méi)有在這里應(yīng)用。那里有一個(gè)二中擇一，就是block和press被設(shè)置成沖突，替代了互斥，供給一個(gè)不同的防守策略。因此另外一個(gè)也是可以的，我們不再進(jìn)一步深入 討論。在分解一個(gè)防守任務(wù) 到防守每個(gè)進(jìn)攻的對(duì)象，和站在根基的信息點(diǎn)，布置被產(chǎn)生 通過(guò)鏈接每個(gè)防守隊(duì)員到每個(gè)子任務(wù) 。那時(shí)候，這個(gè)程序達(dá)到一個(gè)評(píng)價(jià)個(gè)體的效用。
我們定義了一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)為了每種類型的動(dòng)作。這些變量被用來(lái)每個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)的輸入：猛烈，測(cè)量光陰間隔從隊(duì)員的當(dāng)前地位到防守地位，背離，測(cè)量距離從防守的點(diǎn)到隊(duì)員的根基的編隊(duì)地位，要挾，也就是這個(gè)防守地位機(jī)動(dòng)性對(duì)手當(dāng)前的地位。這個(gè)函數(shù)輸出增加隨著要挾和減小隨著距離和背離。為了點(diǎn)防守，只有要挾作為輸入。為了獲得每個(gè)函數(shù)的實(shí)際的值，我們?cè)O(shè)置一些范例的情景，從他們之間摘錄輸入值，然后賦予輸出值到這個(gè)函數(shù)。這個(gè)值被警惕的裝入來(lái)維持輕微的變更。在這個(gè)法子 下，一個(gè)輸入和輸出的列表數(shù)據(jù)就生成了。
在清華設(shè)計(jì)中，他們應(yīng)用 BP網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)去編碼評(píng)價(jià)函數(shù)。這個(gè)列表產(chǎn)生 被應(yīng)用作為訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的設(shè)置。在訓(xùn)練之后，網(wǎng)絡(luò)被測(cè)試去確保他們適宜在先前的段中請(qǐng)求的，因此評(píng)價(jià)函數(shù)就斷定了，但我們隊(duì)伍還在改善中。剩下的企圖 到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 的程序現(xiàn)在上面和沒(méi)有需要 更進(jìn)一步的討論。還留下一個(gè)補(bǔ)救企圖 的產(chǎn)生 。有時(shí)候這個(gè)隊(duì)保持一致失敗了。例如，當(dāng)一個(gè)對(duì)手和兩個(gè)防守隊(duì)員的地位的距離雷同，而且在雷同的光陰里面。編隊(duì)的點(diǎn)。這兩個(gè)布置將有類似的評(píng)價(jià)，這兩個(gè)防守隊(duì)員可能沖突。我們的設(shè)計(jì)利用 這個(gè)絕對(duì)的反饋存在這個(gè)系統(tǒng) 中。因?yàn)榍驅(qū)⒕S持移動(dòng)在這個(gè)比賽 中，和對(duì)手必須 向前移動(dòng)去進(jìn)攻，另外這個(gè)根基的信息地位或者防守的點(diǎn)將轉(zhuǎn)變?cè)谙聜�(gè)周期。那里有一個(gè)小小的轉(zhuǎn)變使得這兩個(gè)布置仍然維持雷同的評(píng)價(jià)。一旦這兩個(gè)布置不同的時(shí)候足夠明顯 為兩個(gè)防守隊(duì)員去分手 出來(lái)。這個(gè)預(yù)先防守隊(duì)員將履行這個(gè)防守動(dòng)作，更接近的移動(dòng)到對(duì)手。然后另外一個(gè)將移動(dòng)到另外一個(gè)方向。因此，這個(gè)對(duì)照 增加，這個(gè)系統(tǒng) 提取一個(gè)狀態(tài) 分手來(lái)自先前的進(jìn)退兩難的局面 。因此又可以完成一致了。
防守算法的實(shí)現(xiàn)
1、防守算法的初始想法
第一步：找球的地位，即時(shí)更新
第二步：確定 球是否在可踢領(lǐng)域：
如果可踢，則根據(jù) 自己所在的地位作出相應(yīng)的動(dòng)作，具體是：
如果再罰球去內(nèi)，馬上把球踢出去，且盡量傳給隊(duì)友；如果再罰球區(qū)外，可以適當(dāng) 的帶球，把球送往中場(chǎng)；
如果不可踢，則進(jìn)入第三步；
第三步：確定 自己是不是有責(zé)任 去斷球：
有，則毫不躊躇的去斷球，斷球也要分區(qū)域，在罰球區(qū)，則要以全力跑過(guò)去斷球，如果身后有自己的隊(duì)友，則可以考慮 鏟球，如果自己在進(jìn)攻球員的后面（他已經(jīng)過(guò)了我），則要馬上從后面鏟球；
沒(méi)有，則要進(jìn)行協(xié)防，進(jìn)入第四步；
第四步：是協(xié)防，這步我感覺(jué)是最難的，因?yàn)檫@種情況 太多了，現(xiàn)在只有大概的一點(diǎn)思想：還是要把后半場(chǎng)分區(qū)，針對(duì)各區(qū)采納各種mark策略
第五步：根據(jù) 隊(duì)形調(diào)劑自己的地位
2、防守算法的實(shí)現(xiàn)流程：
|-－>如果沒(méi)有開(kāi)球：
| |-->如果是本方開(kāi)球且球員自己是9號(hào)：
| | |->如果球在可踢領(lǐng)域：則以最大力把球kick出去；
| | |->如果球不可踢： 則搶斷；
| |-->如果當(dāng)前隊(duì)形不是初始化隊(duì)形或者球員自己的實(shí)際地位偏離隊(duì)形規(guī)定地位（以下稱為策略地位）1m以上：則導(dǎo)入初始隊(duì)形，球員直接移到自己的策略地位；
| |-->如果是7號(hào)或者8號(hào)：則籌辦移動(dòng)到9號(hào)kickto的點(diǎn)，并把頭轉(zhuǎn)向球；
| |-->其他情況 ：則把身材對(duì)向（0，0），并把頭轉(zhuǎn)向球；
|-－>如果已開(kāi)球：則先導(dǎo)入防守的433隊(duì)形，
| |-->如果球的信息不是最新的：則搜索球，并轉(zhuǎn)動(dòng)頭以助以尋找；
| |-->如果球在可踢領(lǐng)域：
| | |-->如果在球員自己的罰球區(qū)：則以最大力把球以相對(duì)安全的角度kick出罰球區(qū)；
| | |-->如果在自己前方5m，角度為(-80，80)的扇形區(qū)域內(nèi)有對(duì)方球員：則以最大力把球轉(zhuǎn)移，即ClearBall；
| | |-->如果在自己前方5m，角度為(-80，80)的扇形區(qū)域內(nèi)沒(méi)有對(duì)方球員 ：則以不大的力把球kick出去；
| | |-->其他：則帶球前進(jìn)；
| |-->如果球員自己是隊(duì)友中最快可以達(dá)到球的地位的球員，即球員自己最有責(zé)任 斷球：
| | |-->如果球正被對(duì)方帶向球門：
| | | |-->如果球員自己和球的距離小于2。5m：則鏟球；
| | | |-->否則：則加速跑向球；
| | |-->否則：則搶斷；
| |-->如果球員自己的當(dāng)前地位偏離他的策略地位（1。5+(球員與球的距離)/10。0）m：則即時(shí)調(diào)劑自己的地位；
| |-->如果球員在自己的半場(chǎng)：則進(jìn)入mark狀態(tài) ，
| | |-->如果球員在自己的罰球區(qū)內(nèi)：則采納 MARK_GOAL 的mark法子 （防止被防球員接球射門）；
| | |-->如果球員在自己罰球區(qū)兩側(cè)：則采納 MARK_BISECTOR 的mark法子 （既防止被防球員接球，又防止其接球射門）；
| | |-->在其他區(qū)域 ：則采納 MARK_BALL 的mark法子 （防止被防球員接球）；
| |-->如果球員自己與球的相對(duì)角度大于1：則把身材轉(zhuǎn)向球，并把頭轉(zhuǎn)向球；
| |-->其他情況 ：轉(zhuǎn)頭（觀察）；
注：以上的流程遇到“；”就返回，得到一個(gè)soc（命令），最后將soc返回。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李實(shí)、徐旭明、葉榛、孫增圻編著，《綜述：國(guó)際機(jī)器人足球比賽 及其相干技巧》，清華大學(xué)盤算機(jī)系國(guó)家 智能技巧與系統(tǒng) 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 室，1999 年。
[2]孫增圻、李實(shí)編著，《RoboCup 與智能主動(dòng)化》，清華大學(xué)盤算機(jī)科學(xué)與技巧系，1999 年。
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