分层递阶的足球机器人决策系统的设计.pdf

第2期(总第141期)机械工程与自动化No．2
2007年4月MECHANICALENGINEERING&AUT0MAT10NApr．

文章编号：1672—6413(2007)02—0086—03

分层递阶的足球机器人决策系统的设计

侯战辉，燕必成，刘钊。
(1．西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安710071；2．西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕
西杨凌712100)

摘要：MiroSot的决策子系统是一个多智能体的协调控制系统，主要由信息处理、协调策略、角色分配、动作
实现等组成，决策子系统的优劣直接关系到机器人足球比赛的胜负。采用四层推理的决策模型对MiroSot
(3vs3)决策子系统进行了设计，并采用Petri网的方法对其角色转换进行了描述，最后应用面向对象的编程方
法实现了所设计的决策子系统。将这个模型应用于机器人足球实际比赛中，实验证明该系统是可行的、有效的。
关键词：足球机器人；决策系统；设计
中图分类号：TP242．3文献标识码：A

0引言子系统和机器人车体子系统中间的信息桥梁。
机器人足球比赛是近几年来国际上迅速开展起来2决策子系统的设计
的一项高科技对抗活动，涉及机器人学、人工智能、自在足球机器人系统中，决策子系统的任务就是根
动控制、计算机视觉等多个领域，人们以此为平台研据当前球场上的比赛形势作出部署，发出指令，担负
究多智能系统(MAS)及其协作问题，其智能性主要体起教练员的职责。但是，人对球场信息的处理通常是
现在决策系统中[】]。决策系统的优劣将直接关系到比在模糊概念上，如远、近、快、慢、有利、无利等等，
赛的结果，关系到整个系统的成败，因此，对决策系统可用自然语言进行推理、决断，而足球机器人系统面
的研究具有重大的理论意义和应用价值。目前，足球机对的是精确的数据和刻板的程序设计语言，如何将教
器人系统大致可以分为两大类[2]：一类是以MiroSot练员的决策思维过程形式化、规范化，并用计算机程
系统为代表的具有全局传感器和全局协调器(用以集序表现出来，这是决策子系统的难点所在。因此，如
中协调的上位主机)的足球机器人系统；一类是以果说决策子系统充当的是足球机器人的教练员职责，
RoboCup仿真组比赛系统为代表的具有局部传感器那么这个教练员是一个盲人教练，它不能用眼看到比
且没有全局协调器的分布式足球机器人系统。本文介赛场景，只能通过被数字化后的比赛状态数据间接感
绍以MiroSot(3vs3)为代表的集控式足球机器人的分知，也不能进行形象思维，更多能进行的是用逻辑思
层递阶的决策子系统模型，并采用面向对象的编程方维方式来完成推理过程。因此，将决策子系统的推理
法C++实现该模型。过程分为几个层次，在不同的层次实现相应的功能。
lMiroSot系统介绍L32001年东北大学徐心和教授提出的六步推理模型是
MiroSot系统是一个完整的自治系统，它具有一决策子系统自上而下分层递阶推理模型的代表，其具
个实时的视觉闭环，从控制的角度可将系统分为4个体步骤参见文献E43，这里不再赘述。这里将以简化
子系统，即视觉子系统(包括图像采集设备及处理软的四步推理模型来进行设计，其步骤是：①输入信息
件)、决策子系统、无线通讯子系统以及机器人小车子预处理；②态势评估；③角色分配；④动作实现。四
系统。其中决策子系统可看作为系统控制器，机器人步推理模型见图1。
车体子系统可看作执行机构或控制对象，视觉子系统2．1输入信息预处理
可看作系统的检测环节，而无线通讯子系统则为决策为了对比赛场上的形势进行分析处理，以便采用

教育部归国留学人员实验室基金(030401)
收稿日期：2006—08—30；修回日期：2006—10—30
作者简介：侯战辉(1983一)，男，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事Petri网理论、应用和足球机器人的研究。

2007年第2期侯战辉．等：分层递阶的足球机器人决策系统的设计·87·

合适的策略和动作，需要把从视觉系统得到的数据进在3vs3比赛中，队形一般可分为1一O一2(1个守
行模糊化与抽象化。门员，2个进攻队员)，这种队形用在全攻全守策略中；
(1)区域划分：球是比赛场上的核心，它所处的1—1—1(1个守门员，1个进攻队员，1个防守队员)，
位置影响到决策的结果。于是将场地按一定的规则分这种队形用在区域防守策略中。角色一般分为进攻队
区，当球处于不同区域的时候，采用相应的决策方法。员、防守队员和守门员。
场地区域划分越小，后面动作选择的精度准确性就越2．3．2角色分配[5
高，但是计算机检索时间也越长，影响实时性。因此，角色分配是确定进攻队员、助攻队员、防守队员
在满足系统实时性的前提下，尽可能将区域划分的更和守门员等角色对应的机器人(在这里固定