试析RobCup3D的进攻策略

摘要：RoboCup 3D机器人仿真足球赛融合了智能控制，信息传感，通讯，图形学和人工智能等多门科学。在比赛中要兼顾进攻和防守。本文主要论述一系列进攻策略，详细阐述了进攻中的阵形和团队配合。

关键词：RoboCup；进攻策略；阵形；团队配合

中图分类号：TP18 文献标识码：A

绪论

RoboCup简介

RoboCup，于1996年在日本举行首届比赛。在后来规定，每一年举办一次。其规模也越来越大，带动了大批新兴产业的发展，特别是人工智能、智能机器人领域的研究。也促使了一大批有志之士参与到其中。RoboCup分为实体机器人比赛和仿真组比赛，由于仿真组比赛无需大量的资金基础，而且其比赛环境、模拟机器人与实际的比赛环境、实体机器人相差不大，因此，参加仿真组比赛的队伍越来越多。它主要研究决策子系统，用此来控制机器人的进攻和防守，而无需考虑硬件方面的磨损，也使实体机器人决策系统得到突飞猛进的发展，为其实现最终目标打下坚实的基础。

仿真组机器人足球比赛。我们主要研究仿真组比赛，因此，只需要考虑决策子系统的研究便能达到相应的目的。在仿真组比赛中，决策系统大体可以分为两种，一是防守，另一个便是进攻。仿真组机器人足球比赛主要有2D和3D的分类，相比而言，3D发展的较慢，还没有形成好的进攻模型，多是采取单人进攻和团体防守（团体防守就是说，所有人前去抢球）。下面我们主要讨论仿真组3D足球比赛中的进攻策略。

在现阶段，进攻策略存在的难题主要有阵形，球队配合，路径规划和避障等问题。本文主要对此展开简要的论述。

2进攻策略

2.1新规则

RoboCup新规则如下：

1）守门员及所有球员倒地30m内必须爬起来，否则会被罚出场。

2）在球的半径0.5m范围内，双方各只能出现一人，否则会被弹出场外，1.5m范围内，双方可以各出现两人，因此尽量不要将队员一字排开且距离很近，否则很有可能在球前进的过程中会逐步将球员弹出场，使己方的防守和进攻陷入被动，因此跟队友的距离要注意。

在增加了以上的规则后，机器人决策系统就显得更加重要。也使设计决策系统的时候增多了许多注意事项。特别是对球队的防守起了至关重要的作用，对单人进攻却没什么制约，反而有许多利处。但是球队的取胜不能只靠单人进攻，还要有团队的配合，那样的球队才是一个好的球队。但是这个规则，对团队配合就显示出了制约作用。

2.2进攻阵形

在仿真组3D比赛中，阵形的优劣直接影响着球队的胜负。在比赛中共有六个机器人球员，除了守门员，便只有五人可以参与进攻。虽然现在是全攻全守的时代，但是为了自己后场的防守，必须要留下一到两人防守。这样才能保证球队的全心全意进攻，保障进攻的顺利性。不妨我们就称这两个为后卫。这样，参加进攻需留有三个，中路定要留守一个，因为中路进攻是到达球门最快的方法；另外，球员之间要有配合，中路就必须有接应，因此，中路这个球员可称它中锋。一般情况下球队进攻均会选择中路进攻，因此中路的障碍总会是最多的，为了避开这些障碍，我们最好选择边路进攻，所以边路要留有一到两名球员。在我看来，为了使配合更加流畅，应在左右两个边路各留一名球员，我们称其为左右边前锋。这样就形成了一二二一的阵形，进攻则是由一个中锋和两个边前锋完成。这样一来，中锋也可以及时退回防守，也可以参与到进攻中。

2.3团队配合

要完成整场比赛，队员中要有多种配合，中锋和边锋的配合，中锋和后卫的配合，边锋和后卫的配合，后卫和守门员的配合。还要存在多种角色转换，边锋转换为后卫，后卫变为前锋，中锋无需转换角色（实际上中锋是和中后卫互相转换的）。在这个阵形中，中锋还有点中后卫的任务。

2.3.1进攻配合

我方进攻时，在单体进攻的基础上，添加多方配合。这种配合是在足球比赛中最基本的，但是在机器人足球比赛中还是一种很好的进攻方法，至少在时下。下面就简述这种配合的实现。

在我方拿球时，先传给中锋，这时两个边路要往前方行进，速度要比中锋稍微慢一点。然后让中锋往前方带球。这样会吸引对方一大部分球员前来抢球。这时（不要等对方球员到跟前，要和他们保持一定的距离），中锋便要往两个边路传球，不妨假设，中锋传向左边路。左边锋便向前去接球，拿到球后，直接向前带球。这时推进的要比中锋带球突进的速度快，等对方球员前来断球时，其再传给中锋，这时中锋不能带球前进，要直接传给右边锋，让其完成这次进攻。这只是一次配合，中间可以夹杂多次配合来完成进攻。

上面论述的是进攻配合的思想。要完成这样的配合，就要有两个行走的函数，一个是在拿球后，一个是没有拿球的。拿球的行走动作要设计的快一点，没拿球的要设计的慢一点，但不能太慢，要和带球着相差不大。这套配合可用的前提，是由现阶段的决策系统防守策略决定的。多次参加比赛，通过观察，目前大部分球队所采取的防守策略是扎堆式。中锋在比赛中扮演了观察员的角色，可由他指挥边锋的推进和传球。这种传切配合要考虑很多客观因素，包括比赛中的噪声干扰。这种进攻决策的好处是，通过传切，可以使三个进攻点的其中一个寻到一个比较空阔的射门场所，提高射门成功的机率。

2.3.2角色转换

在进攻受阻后，便要进入决策转换中。当传球出现失误，或是对方先进攻时，边锋要往后卫的角色转换回到本方场地，让后卫前去封堵对方球员的进攻。当然，对方要先过了中锋（作为中后卫这一关），由其配合完成防守。

3决策系统

虽然团队配合和阵形非常重要，但是，要有一个好的阵形和团队配合就必须有一个好的决策系统。这属于知识工程的范畴，它是崭新的前沿领域。现阶段常用的决策系统有六部推理模型、四层决策结构和三层决策模型。

3.1六部推理模型

六部推理模型是由东北大学的徐心和教授提出的，该决策系统为自上而下分层递阶推理模型的代表。他的推理步骤可以简单的叙述为（1）输入信息预处理（2）态势分析与策略选择（3）队形确定与角色分配（4）目标位置确定（5）运动轨迹规划（6）机器人行进速度和射门动作。

3.2四层决策结构。四层决策结构是对六步推理模型的进一步演化。其与六步推理模型相似度极高，这里就不再做赘述。

3.3三层决策系统。它与六步推理模型一样，同属于分层递阶控制方法，是一种多智能体采用集中控制方法，即用一个全局控制器对机器人进行统一控制。它的三层分别是协调层，运动规划层和基本动作层。这里的协调层包括六步推理模型的（1）输入信息预处理和（2）队形确定与角色分配，运动规划层怎包含六步推理模型的（3）态势分析与策略选择（4）目标位置确定和（5）运动轨迹规划；基本动作层则是六步推理模型的（6）机器人行进速度和射门动作。

球队的进攻和防守的好坏主要由机器人的决策系统决定，因此选择一个好决策系统至关重要。

总结

总而言之，要想使球队取得胜利，就必须有一个好的进攻策略，只有防守好的球队不会顺利的赢得比赛，相反，最好的防守就是进攻，一个好的进攻策略可以给你创造更好的防守。本文对进攻策略做了简单的描述，并提倡球队的团队配合。