2024年5月5日发(作者：)

１１ｆ　；五鬲　

教字技术　

算法分析　

基于ＦＩＲＡ　ｌ　ｌＶＳ　ｌ　ｌ仿真足球平台截球策略分析　

张毅李茂邓永生李敏孙纯兴　

（重庆邮电大学自动化学院重庆４０００６５）　

摘要：针对机器Ａ４３－真的高实时、运动的不确定、拦截足球的低效率等情况，在分析研究线性算法拦截球的基础上，提出曲线编程思想　

通过全息信息检索、曲线算法等，从而设计出能够使机器人到达指定位置，并执行指定命令的最优路线，提高了机器人的截球效率　

关键词：机器人足球路径设计信息决策　

中图分类号：ＴＰ２４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９４１　６（２０１１）ｌ０－０ｌ０７—０２　

１、引言　

基于ＦＩＲＡ平台的机器人仿真足球是以ＶＣ＋＋为编程平台基　

础，与ＦＩＲＡ平台服务器对接程序以实现足球的仿真。在现实的足球　

比赛中，谁掌握了比赛的控球权谁就有更多的机会取得胜利，这・　

点存仿真足球平台上依然适用。基于此，我们着重设计比赛中的足　

球拦截，目前主流有直接角度和位置　算、三角函数计算、遗传算法　

模糊数据处理等方法。本文提…曲线拦截思想，结合对方机器人的　

位置，通过多个位置信息处理，渊配我方机器人具体跑位实现对足　

球控制。　

２、算法　

２．１线性算法　

线性截球的　本思想如卜：　

球运行路径预测一Ａ．距离足球最近的我方机器人一Ｂ．距离足　

球最近的对方机器人（假设该机器人为Ｒ）一如果Ａ＞Ｂ执行条件Ｃ，　

否则执行条件Ｄ。　

Ｃ：找出距离Ｒ最近的我方机器人以及ｘ轴与Ｙ轴的具体差值一　

Ｒ与足球之间角度预测一我方机器人与球角度预测一角度校　一　

位置优先级判断（设最佳位置为Ｐ）一跑位于Ｒ　Ｌｊ足球的延长线上Ｉ　

点，如图１所示。　

Ｄ：确定足球与我方球¨Ｙ轴小点一连线上距离足球ｌ８单位处　

一

直线跑位是否碰球一检测足台碰球？若碰球：（数值＋１０，跑位）；没　

有碰球：跑位一进攻算法，如图２所示。　

当然，这是在ｗｈｉｌｅｆｌ９循环语　下执行的，这些数值运算存不刮　

１秒的时问内可以执行很多次，几平不用担心执行力的问题。　

图１条件Ｃ执行图示　

图２条件Ｄ执行图示　

２　２曲线算法截球　

存线性截球的基础卜，有的先行者＿Ｊ『始着手设计曲线算法截　

球。这样依然需要做很多位置判断，就像线性截球‘样的，Ｊ＿ｉ是将截　

球方案改为　线，如网３：　

从图上来看曲线算法似乎更浪费时问，然而实践证明　这样设　

计更能保证财足球的多重控制。叮以先假设　边进攻球员的运动路　

径，如果是直线运行打门必然导致球无法射入门内，而使刖曲线！Ｊ！Ｊｌ　

可以很妤地对球控制。对丁防守机器人，直线截球的确很节约时间，　

但由丁对于运动的不确定性，我们不能始终假设对方射¨点选择存　

我方球门Ｙ轴中心，昕以我们使防守机器人进行曲线运动也多ｊ　几　

分意外缓冲机会。改进的曲线算法为：　球运行行为预测一定义¨　

标点一计算足球　机器人的距离一汁算足球与机器人之间的角度　

一

¨‘算足球与广Ｉ标点的角度一角度规范化修ｌ【ｒ一通过角度计算机　

器人应有的　轮转速等一跑何。　

３、改进的算法　

我们已经知道曲线路　ｉ殳计是优】　直线路径设汁的，　体的ｌＩ１Ｉ　

线选择我们选择的足ＪＦ圆Ｉｌｌｉ线，伞场分　Ｊ　２６分　模式，女ｌ　１４所　

图４分区策略　

算法分析　

对＿丁距离足球最近的机器人，策略使用以足球为圆心，（０．９倍　

球十机器人斜边半径）为半径进行环绕。我们令对方球门线上Ｘ、　

Ｙ坐标分别为Ｏｐｐ　ｃｅｎｔｅｒ—ｘ，Ｏｐｐ—ｃｅｎｔｅｒ—ｙ，足球行为预测　Ｘ、　

Ｙ坐标为ｂａｌｌ　Ｘ，ｂａｌｌ—Ｙ，机器人Ｘ、Ｙ坐标为ｒｏｂ—ｘ，ｒｏｂ　ｙ，足球半径

为ｂａｌｌ—ｒａｄｉｕｓ。　

ｔｌ数字技术　ｆ　五　

……；　

：　

；　

ｄｏｕｂｌｅ　ｄｙ＝ｂａｌ１．ｒａｄｉｕｓ＊Ｏ．９＊ｓｉｎ（ｔ　１／２一ｆａｂｓ（ａｎｇｌｅ））；　

／切球　

方案　：以对方球ｆ】线为网心，以预洲足球后的坐标　０．９倍半

径为机器人运动半径进行简单七ＪＪ球　

ｄｏｕｂｌｅ　ｄｘ＝ｂａｌ１．ｒａｄｉＵＳ＊０．９＊ｃｏｓ（ｆ　１／２　ｆａｂｓ（ａｎｇｌｅ））；　

在ＦｒｅｅＢａｌｌ情况下，改进算法和普通算法的比较如　６。　

／＝√（（）ｐｐ　ｃｃ【１ｌｃｒ　ｘ－ｂａ１１～ｘ＋ｂａＩＩ　ｒａｄｉｕｓ　０９）　＋（Ｏｐｐ　ＣＣｎｌｅ　ｙ　ｂａｌｌ—ｙ＋ｂａｌｌ　ｍｄｉｕｓ＊０９）　

方案　：以足球为圆心，以０．９倍足球半径为机器人运动半径，　

对机器人运动半径、机器人　ｊ足球的距离取余弦找到最佳运动点　

图５机器人切球示意图　

具体的操作流程为：足球运行行为预测一圆心点定义一机器　

人运动半径定义一计算圆心点和足球的角度一角度规范化修正一　

计算吲心　足球的距离一计算机器人应该转动的角度一跑位。　

通常情况下我们是定义球　线上的某‘点为圆心，以足球ｆｉ＇，ｊｏ．　

９倍　径力【ｌ　Ｉ　足球到圆心的距离为机器人的运动半径进行操作，防　

、

１　要求较高的分区（如１—９９区）我们　般是定义距离足球不远的　

点作为圆心，它随足球的坐标变化而变化。　

丁编程平台存足球结构体中未给出足球速度变量，冈而存上　

山足球运行路径预测町以使用（２　Ｘ足球当前位置一上一周期足球　

位置）来确定：　

ｔｅｍｐ—ｘ　ｌ＝ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．ｘ　ｂａｌ１．ｏｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｘ；　／／上一　

状念足球Ｘ坐标　

ｔｅｍｐ—Ｙ１＝ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｙ—ｂａｌ１．ｏｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｙ；　／／一卜’　

状态足球ｙ　边　

ｉｎｔ　ｂａｌ１Ｘ＝ｂａｌ１．Ｐ０ｓｉ　Ｌｉ０ｎ．ｘ＋ｔｅｍＰ　Ｘ１：　

／／预洲卜‘阶段足球Ｘ坐标　

ｂａｌ１Ｙ＝ｂａｌ１．Ｐ０Ｓｉ　Ｌｉ０ｎ．Ｙ＋ｔｅｍＰ　Ｙ１；　

／／预测下　阶段足球Ｙ　标　

伯度校正可以使用无限地Ｊｉｌｌ２　或足减去２　直到其　［　，　

】之　：　

ｗｈｉｌｅ（ａｎｇｌｅ＞ＰＩ）　

ａｎｇｌｅ＝ｔ　１　２：　

ｗｈｌｉｅ（ａｎｇｌｅ＜一ＰＩ）　

ａ『】ｇｌｅ＋＝Ｐ【木２；　

对　勺核心进攻和Ｉｉｊ．『　０　ＩＸ１．，为防ｌ卜九意义的犯规，我们・股采　

川ｆ｛　线戡球＋ｆｉｌｌ线哉球纳俞的力　式。　离址球最近的机器人人多　

数　况卜使川　线路径，满址射门要求就改Ｊ｝】卣线以商接撞球ｎ勺　‘　

』　！＝ｉ＇ｆ¨。　

１：　ｆ－．ｐｌ￣　想我　设计１　ｎ勺￣，Ｉ，ｖ／＆．／ｒ－代　１　：　

＿ｆ（ｂｏｕｎｄＲｅｃｔ．ｒｉｇｈｔ＞ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｘ）　

：ｉ　ｒ（ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．ｙ＜（ｂｏｕｎｄＰ，ｅｃｔ．ｂｏｔｔｏｍ＋ｂｏｕｎｄＲｅｃｔ．ｔｏｐ）／　

２）　／／址球他Ｊ　球场的卜半部分　

ｄｏｕｂｌｅ　ｄｘ＝ｆａｂｓ（ｂｏｕｎｄＰ，ｅｃｔ．ｒｉｇｈｔ　ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．ｘ）；　

ｄｏｕｂｌｅ　ｄｙ＝ｆａｂｓ（ｂａｌ１．ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｙ一（ｂｏｕｎｄＲｅｃｔ．　

ｂｏｔｔｏｍ＋ｂｏｕｎｄＲｅｃｔ．ｔｏｐ）／２）；　／／离足球中线的距离　

术ａｎｇｌｅ＝ａＬａｎ２（ｄｙ，ｄｘ）；　

＊ａｎｇｌｅ＝一（＊ａｎｇｌｅ＋ＰＩ／２）；　

图７背身拿球时间比较　

经多次实验证明该算法能火人提高射门机器人存带球过程－ｆｌ　

拦截足球的效率，　管我们的改进算法在背身拿球时…脱ｒ截球　

时间波动较大的状况，但总体所用时间还是比‘般算法少，达剑ｒ　

减少截球时间，提高效率的目的。　

４、结语　

存使用曲线路径设计过后，机器人截球１４１＇ＨＩ明显减小，这样他　

机器人在比赛中有更多机会攻向射办球门，从　使机器人　比锝ｌＩ１　

占有优势。　

参考文献　

［１］ＦＩＲＡ中国网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｉｒａｃｈｉｎａ．ｎｅｔ．　

［２］李蜂，刘祚时，林桂娟．机器人足球采弦射¨算法ｌＪｊ．电肌计发　ｊ』　

吲。２００７。２０（４）：５０　５１．　

［３］攫福，马英庆。赵　．一种改进的卡Ｊ　１器人射¨算法［Ｊｊ．拧制理论０　ｆ　

用，２００７，２６（８）：９—１　０．　

［４］陆水忠，柯文憩．足球机器人次策系统的设计勺褒现［　］１．汁算　

真．２００７．２４（９）：１　２９－１　３２．　

［５］郭路生，扬林权，吕维先．基于Ｂｅｚｉｅ曲线的机器人　球射门算斌　

［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，２００５，３７（７）：９２１—９２３．