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計算機仿真機器人世界杯足球錦標賽攻防戰術(shù)的研究
【摘要】隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展， 分布式人工智能中多智能體系統(MAS Multi-agent System)的理論及應用研究已經(jīng)成為人工智能研究的熱點(diǎn)，RoboCup（Robot World Cup），即機器人世界杯足球錦標賽，是一個(gè)在異步，有噪聲的對抗環(huán)境下，研究多智能體的決策和合作的問(wèn)題。本文詳細介紹了計算機仿真足球機器人競賽中進(jìn)攻和防守的設計與實(shí)現。
【關(guān)鍵詞】進(jìn)攻;組織性;準確;快速;防守;靈活性
RoboCup（Robot World Cup），即機器人世界杯足球錦標賽。它是國際上一項為提高相關(guān)領(lǐng)域的教育和研究水平而舉行的大型比賽和學(xué)術(shù)活動(dòng)，通過(guò)提供一個(gè)標準任務(wù)來(lái)促進(jìn)分布式人工智能、智能機器人技術(shù)、及其相關(guān)領(lǐng)域的研究與發(fā)展。訓練和制造機器人進(jìn)行足球賽，是當前人工智能和機器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在比賽中，當確定了球隊的陣型后，每個(gè)隊員分配了相應的角色，開(kāi)始討論球隊的整體和局部攻防戰術(shù)。
全隊進(jìn)攻戰術(shù)
全隊進(jìn)攻戰術(shù)是指比賽中一方獲得球后，通過(guò)隊員之間的傳遞配合達到射門(mén)的目的而采用的配合方法。與局部進(jìn)攻戰術(shù)相比較，全隊進(jìn)攻戰術(shù)的進(jìn)攻面比較廣，參加進(jìn)攻和快速反擊等。主要有邊路進(jìn)攻，中路進(jìn)攻，快速反擊等。
1、邊路進(jìn)攻：利用球場(chǎng)兩側地區發(fā)起進(jìn)攻的方法叫做邊路進(jìn)攻。邊路進(jìn)攻是全隊進(jìn)攻戰術(shù)的主要形式之一，其主要特點(diǎn)是有利于發(fā)揮進(jìn)攻速度，打破對方防線(xiàn)制造缺口。
2、中路進(jìn)攻：中路進(jìn)攻是利用球場(chǎng)中間區域組織的進(jìn)攻，這種進(jìn)攻雖然能直接射門(mén)，但難度最大，因為中路防守最為嚴密，突前的攻擊手必須是反應極其敏銳，意識強而且技術(shù)高，敢于冒險，速度快和善于路位策應的隊員。
3、快速反擊：比賽中當攻方進(jìn)攻時(shí)，后衛線(xiàn)往往壓至中場(chǎng)附近，防守人數也由于插上進(jìn)攻和助攻而相對減少，此時(shí)抓住對方防區空隙比較大和回防較慢的機會(huì )，趁其失球發(fā)動(dòng)快速反擊，往往能取得良好的效果，快速反擊是最有威脅的進(jìn)攻手段，有效發(fā)動(dòng)快速反擊。能有效得分，但其有一定的冒險性。所以要掌握準確快速的原則。配合要有組織性，要非常有默契，需要多次練習。否則很難在比賽中實(shí)施。
全隊防守戰術(shù)
防守戰術(shù)可分為兩種基本類(lèi)型：盯人緊逼防守（人盯人防守），即在規定的范圍內盯人緊逼，不交換看守：區域緊逼防守（盯人和區域相結合），即現今流行的綜合防守，緊逼和保護相結合，在個(gè)人的防區內緊逼，作交替看守。盯人防守即各自都有明確的防守對象。防守最根本的原則是緊逼和保護。只有緊逼才能有效地主動(dòng)斷搶?zhuān)瑝褐茖Ψ郊夹g(shù)的優(yōu)勢而獲得主動(dòng)權：保護是為了更好地緊逼和控制空檔，為贏(yíng)得比賽準備時(shí)機。防守可以被解釋成一個(gè)布置的事件。在清華設計地隊伍中它是使用一個(gè)類(lèi)型，基于情況的策略布置理論。布置最重要的一點(diǎn)是在基本的編隊中，哪個(gè)確定一個(gè)隊員的位置通過(guò)標準的角色分配，球的位置和球的控制狀態(tài)。在這個(gè)防守問(wèn)題上，基本的信息提供作為一個(gè)標準，命名的，一個(gè)相同的角色，因為角色分配和任務(wù)評價(jià)。另外一個(gè)重要的事實(shí)是在防守的位置靈活性，這個(gè)測量多么危險，如果一個(gè)對手站在給定的位置。防守位置靈活性因為任意的點(diǎn)在球場(chǎng)上的是先前已經(jīng)知道在所有的隊友中間。
四種類(lèi)型的防守動(dòng)作：
1、lock(妨礙)：交叉一個(gè)對手的占有這個(gè)球在我們球門(mén)的外圍，阻止他向前推進(jìn)。
2、Press(壓力)：跑，在一個(gè)對手占有這個(gè)球，并且在我們球門(mén)的附近，保持對他有威脅
3、Mark(盯人)：盯住一個(gè)沒(méi)有球的對手，因此他的隊友不可以傳球給他
4、Point Defend(位置防御)：站在基本的信息位置，這個(gè)將有好處，當一個(gè)附近的隊友在1vs1中失敗了，或者當這個(gè)隊重新奪回了球的控制權。
為了簡(jiǎn)化這個(gè)問(wèn)題，我們設置一個(gè)規則，一個(gè)防守隊員不可以防守兩個(gè)對手在相同的時(shí)間里面，還有兩個(gè)防守隊友不應該防守相同的對手。這個(gè)互斥的操作被提供在相同的這些情況下。這個(gè)沖突的操作沒(méi)有在這里使用。那里有一個(gè)二中擇一，就是block和press被設置成沖突，替代了互斥，提供一個(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)攻的對象，和站在基本的信息點(diǎn)，安排被產(chǎn)生通過(guò)鏈接每個(gè)防守隊員到每個(gè)子任務(wù)。那時(shí)候，這個(gè)程序到達一個(gè)評價(jià)個(gè)體的效用。
我們定義了一個(gè)評價(jià)函數為了每種類(lèi)型的動(dòng)作。這些變量被用來(lái)每個(gè)評價(jià)函數的輸入：劇烈，測量時(shí)間間隔從隊員的當前位置到防守位置，背離，測量距離從防守的點(diǎn)到隊員的基本的編隊位置，威脅，也就是這個(gè)防守位置靈活性對手當前的位置。這個(gè)函數輸出增加隨著(zhù)威脅和減小隨著(zhù)距離和背離。為了點(diǎn)防守，只有威脅作為輸入。為了獲得每個(gè)函數的實(shí)際的值，我們設置一些典型的情景，從他們之間摘錄輸入值，然后賦予輸出值到這個(gè)函數。這個(gè)值被小心的裝入來(lái)保持輕微的變化。在這個(gè)方式下，一個(gè)輸入和輸出的列表數據就生成了。
在清華設計中，他們使用BP網(wǎng)絡(luò )神經(jīng)去編碼評價(jià)函數。這個(gè)列表產(chǎn)生被使用作為訓練網(wǎng)絡(luò )神經(jīng)的設置。在訓練之后，網(wǎng)絡(luò )被測試去確保他們適合在先前的段中要求的，因此評價(jià)函數就確定了，但我們隊伍還在改進(jìn)中。剩下的計劃到一個(gè)標準的程序現在上面和沒(méi)有需要更進(jìn)一步的討論。還留下一個(gè)補救計劃的產(chǎn)生。有時(shí)候這個(gè)隊維持一致失敗了。例如，當一個(gè)對手和兩個(gè)防守隊員的位置的距離相同，而且在相同的時(shí)間里面。編隊的點(diǎn)。這兩個(gè)安排將有相似的評價(jià)，這兩個(gè)防守隊員可能沖突。我們的設計利用這個(gè)絕對的反饋存在這個(gè)系統中。因為球將保持移動(dòng)在這個(gè)比賽中，和對手必須向前移動(dòng)去進(jìn)攻，另外這個(gè)基本的信息位置或者防守的點(diǎn)將改變在下個(gè)周期。那里有一個(gè)小小的改變使得這兩個(gè)安排仍然保持相同的評價(jià)。一旦這兩個(gè)安排不同的時(shí)候足夠明顯為兩個(gè)防守隊員去分辨出來(lái)。這個(gè)預先防守隊員將執行這個(gè)防守動(dòng)作，更接近的移動(dòng)到對手。然后另外一個(gè)將移動(dòng)到另外一個(gè)方向。因此，這個(gè)對照增加，這個(gè)系統提取一個(gè)狀態(tài)分離來(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
1、防守算法的初始想法
第一步：找球的位置，即時(shí)更新
第二步：判斷球是否在可踢范圍：
如果可踢，則根據自己所在的位置作出相應的動(dòng)作，具體是：
如果再罰球去內，馬上把球踢出去，且盡量傳給隊友；如果再罰球區外，可以適當的帶球，把球送
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