CN110538439B - 一种冰壶机器人的投掷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰壶机器人的投掷方法，属于人工智能与控制技术领域。本方法包括：确定大本营内外双方冰壶的数量和位置：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，并进行冰壶识别、分割与定位，确定大本营内外双方冰壶的数量和位置；设计冰壶比赛己方得分函数St：设冰壶半径为rc，将双方冰壶中心到大本营中心点的距离与大本营半径r做比较，确定大本营内已方冰壶数量为K，对方冰壶数量为H，以及得分St；确定投掷方法：根据当前时刻得分情况St、不同位置双方冰壶的数量，设计冰壶投掷过程中的评价函数，再根据评价函数确定投掷方法。本发明大大降低了冰壶机器人的投掷策略算法的复杂性，为冰壶机器人进一步开展决策与控制提供了依据。

Description

一种冰壶机器人的投掷方法

技术领域

本发明属于人工智能与控制技术领域，特别是涉及一种冰壶机器人的投掷方法。

背景技术

冰壶是一项冰上运动，被称为“冰上象棋”，是一项需要复杂策略和高超控制技巧的运动。选手需要根据前面几次投掷和冰面状况，制定一个考虑风险的策略并执行需要精细控制技巧的投掷。

随着人工智能与控制技术的发展，智能机器人的决策能力越来越高，且具有控制精度高的特点，能够进行冰壶游戏和比赛。

本发明通过具有高精度和高重复性的机器人进行冰壶投掷，以单局比赛得2分以上为目标，基于当前比分、场地大本营，内/外双方冰壶的数量和位置建立机器人投掷方法，为机器人参加冰壶比赛带来新的发展机遇。

发明内容

本发明的目的是实现一种冰壶机器人的投掷方法，能够自行获取冰壶比赛场地图像，根据图像识别双方冰壶数量及位置，并生成相应的投掷方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种冰壶机器人的投掷方法，所述冰壶机器人的投掷方法包括以下步骤：

步骤一：确定大本营内外双方冰壶的数量和位置：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，并进行冰壶识别、分割与定位，确定大本营内外双方冰壶的数量和位置；

步骤二：设计冰壶比赛己方得分函数St：设冰壶半径为rc，将双方冰壶中心到大本营中心点的距离与大本营半径r做比较，确定大本营内已方冰壶数量为K，对方冰壶数量为H，以及得分St；

步骤三：确定投掷方法：根据当前时刻得分情况St、不同位置双方冰壶的数量，设计冰壶投掷过程中的评价函数，再根据评价函数确定投掷方法。

进一步的，步骤一包括以下步骤：

步骤一一：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，对所有冰壶进行识别，区分为己方冰壶和对方冰壶；

步骤一二：以大本营中心点为原点，确定己方冰壶中心位置Pi＝(Xi,Yi),i＝1,…,N，及对方冰壶中心位置pj＝(xj,yj),j＝1,…,n；

步骤一三：根据冰壶中心位置计算已方冰壶中心到大本营中心点的距离Di,i＝1,..,N，其中D1<D2<…<DN；对方冰壶中心到大本营中心点的距离dj,j＝1,…,n，其中d1<d2<…<dn。

进一步的，步骤二包括以下步骤：

步骤二一：将已方冰壶中心到大本营中心点的最小距离D1与对方冰壶中心到大本营中心点的最小距离d1作比较，如果r+rc<min(D1,d1)或D1＝d1，则St＝0；

步骤二二：如果大本营内己方存在k∈{1,…,K}个冰壶到大本营中心点的距离Dk都小于d1，即Dk<min(r+rc,d1)，则St＝k；

步骤二三：如果大本营内对方存在h∈{1,…,H}个冰壶到大本营中心点的距离dh都小于D1，即dh<min(r+rc,D1)，则St＝-h。

进一步的，在步骤三中，具体的，在大本营内中心的红色圆环及其包围区域，设己方的冰壶数量为Ka，对方的冰壶数量为Ha；在大本营内中圈的白色圆环区域，设己方的冰壶数量为Kb，对方的冰壶数量为Hb；在大本营内外圈蓝色圆型区域，己方的冰壶数量为Kc，对方的冰壶数量为Hc；设在自由防守区内己方的冰壶数量为Kd，对方的冰壶数量为Hd，将冰壶比赛过程中，投掷第1个到第4个冰壶作为比赛前段、投掷第5个到第12个冰壶作为比赛中段，投掷第13个到第16个冰壶作为比赛末段，

步骤三包括以下步骤：

步骤三一：在比赛前段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内/外冰壶的数量进行加权来设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₁＝K*W₁-H*W₂+K_d*W₃+H_d*W₄

其中，W为权重，W₁＝W₂＝0.34，W₃＝W₄＝0.16，比赛前段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P1>＝0；

步骤三二：在比赛中段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内不同区域冰壶的数量和己方得分情况进行加权设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₂＝S_t*W₅+K_a*W₆-H_a*W₇+K_b*W₈-H_b*W₉+K_c*W₁₀-H_c*W₁₁

其中，W₅＝W₁₀＝W₁₁＝0.1，W₆＝W₇＝0.2，W₈＝W₉＝0.15，比赛中段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P2>＝0；

步骤三三：在比赛末段，冰壶机器人的投掷方法根据己方得分情况进行设计，设计机器人的投掷方法评价函数为：

P₃＝S_t

比赛后段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P₃>＝2；

步骤三四：基于步骤三一至步骤三三中三个不同阶段的投掷方法评价函数，应当前阶段选择对应的投掷策略。

本发明具有如下有益效果：本发明利用机器人能够定量获取场上冰壶数量、位置等信息的优势，给出冰壶比赛己方得分的量化指标函数，并制定出冰壶机器人不同投掷阶段的策略评价函数、以及为了赢得比赛评价函数需要满足的条件，大大降低了冰壶机器人的投掷策略算法的复杂性，为冰壶机器人进一步开展决策与控制提供了依据。

附图说明

图1为本发明的一种冰壶机器人的投掷方法的方法流程图；

图2为冰壶场地示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明提供了一种冰壶机器人的投掷方法，所述冰壶机器人的投掷方法包括以下步骤：

步骤一：确定大本营内外双方冰壶的数量和位置：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，并进行冰壶识别、分割与定位，确定大本营内外双方冰壶的数量和位置；

步骤二：设计冰壶比赛己方得分函数St：设冰壶半径为rc，将双方冰壶中心到大本营中心点的距离与大本营半径r做比较，确定大本营内已方冰壶数量为K，对方冰壶数量为H，以及得分St；

步骤三：确定投掷方法：根据当前时刻得分情况St、不同位置双方冰壶的数量，设计冰壶投掷过程中的评价函数，再根据评价函数确定投掷方法。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，步骤一包括以下步骤：

步骤一一：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，对所有冰壶进行识别，区分为己方冰壶和对方冰壶；

步骤一二：以大本营中心点为原点，确定己方冰壶中心位置Pi＝(Xi,Yi),i＝1,…,N，及对方冰壶中心位置pj＝(xj,yj),j＝1,…,n；

步骤一三：根据冰壶中心位置计算已方冰壶中心到大本营中心点的距离Di,i＝1,..,N，其中D1<D2<…<DN；对方冰壶中心到大本营中心点的距离dj,j＝1,…,n，其中d1<d2<…<dn。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，步骤二包括以下步骤：

步骤二一：将已方冰壶中心到大本营中心点的最小距离D1与对方冰壶中心到大本营中心点的最小距离d1作比较，如果r+rc<min(D1,d1)或D1＝d1，则St＝0；

步骤二二：如果大本营内己方存在k∈{1,…,K}个冰壶到大本营中心点的距离Dk都小于d1，即Dk<min(r+rc,d1)，则St＝k；

步骤二三：如果大本营内对方存在h∈{1,…,H}个冰壶到大本营中心点的距离dh都小于D1，即dh<min(r+rc,D1)，则St＝-h。

参照图1-图2所示，在本部分优选实施例中，在步骤三中，具体的，在大本营内中心的红色圆环及其包围区域，设己方的冰壶数量为Ka，对方的冰壶数量为Ha；在大本营内中圈的白色圆环区域，设己方的冰壶数量为Kb，对方的冰壶数量为Hb；在大本营内外圈蓝色圆型区域，己方的冰壶数量为Kc，对方的冰壶数量为Hc；设在自由防守区内己方的冰壶数量为Kd，对方的冰壶数量为Hd，将冰壶比赛过程中，投掷第1个到第4个冰壶作为比赛前段、投掷第5个到第12个冰壶作为比赛中段，投掷第13个到第16个冰壶作为比赛末段，

步骤三包括以下步骤：

步骤三一：在比赛前段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内/外冰壶的数量进行加权来设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₁＝K*W₁-H*W₂+K_d*W₃+H_d*W₄

其中，W为权重，W₁＝W₂＝0.34，W₃＝W₄＝0.16，比赛前段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P1>＝0；

步骤三二：在比赛中段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内不同区域冰壶的数量和己方得分情况进行加权设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₂＝S_t*W₅+K_a*W₆-H_a*W₇+K_b*W₈-H_b*W₉+K_c*W₁₀-H_c*W₁₁

其中，W₅＝W₁₀＝W₁₁＝0.1，W₆＝W₇＝0.2，W₈＝W₉＝0.15，比赛中段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P2>＝0；

步骤三三：在比赛末段，冰壶机器人的投掷方法根据己方得分情况进行设计，设计机器人的投掷方法评价函数为：

P₃＝S_t

比赛后段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P₃>＝2。

步骤三给出了比赛中三个不同阶段的不同的投掷方法评价函数，最后应根据评价函数的不同阶段要求给出投掷策略。

本发明的目的是给出一种冰壶机器人的投掷方法，该方法适用性强，无论机器人先手投掷还是后手投掷均可作为一种投掷参考策略。

Claims (3)

1.一种冰壶机器人的投掷方法，其特征在于，所述冰壶机器人的投掷方法包括以下步骤：

步骤一：确定大本营内外双方冰壶的数量和位置：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，并进行冰壶识别、分割与定位，确定大本营内外双方冰壶的数量和位置；

步骤二：设计冰壶比赛己方得分函数St：设冰壶半径为rc，将双方冰壶中心到大本营中心点的距离与大本营半径r做比较，确定大本营内已方冰壶数量为K，对方冰壶数量为H，以及得分St；

步骤三：确定投掷方法：根据当前时刻得分情况St、不同位置双方冰壶的数量，设计冰壶投掷过程中的评价函数，再根据评价函数确定投掷方法，

在步骤三中，具体的，在大本营内中心的红色圆环及其包围区域，设己方的冰壶数量为Ka，对方的冰壶数量为Ha；在大本营内中圈的白色圆环区域，设己方的冰壶数量为Kb，对方的冰壶数量为Hb；在大本营内外圈蓝色圆型区域，己方的冰壶数量为Kc，对方的冰壶数量为Hc；设在自由防守区内己方的冰壶数量为Kd，对方的冰壶数量为Hd，将冰壶比赛过程中，投掷第1个到第4个冰壶作为比赛前段、投掷第5个到第12个冰壶作为比赛中段，投掷第13个到第16个冰壶作为比赛末段，

步骤三包括以下步骤：

步骤三一：在比赛前段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内/外冰壶的数量进行加权来设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₁＝K*W₁-H*W₂+K_d*W₃+H_d*W₄

其中，W为权重，W₁＝W₂＝0.34，W₃＝W₄＝0.16，比赛前段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P₁>＝0；

步骤三二：在比赛中段，冰壶机器人的投掷方法根据大本营内不同区域冰壶的数量和己方得分情况进行加权设计，设计冰壶机器人的投掷方法评价函数为：

P₂＝S_t*W₅+K_a*W₆-H_a*W₇+K_b*W₈-H_b*W₉+K_c*W₁₀-H_c*W₁₁

其中，W₅＝W₁₀＝W₁₁＝0.1，W₆＝W₇＝0.2，W₈＝W₉＝0.15，比赛中段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P₂>＝0；

步骤三三：在比赛末段，冰壶机器人的投掷方法根据己方得分情况进行设计，设计机器人的投掷方法评价函数为：

P₃＝S_t

比赛后段冰壶机器人的投掷方法需满足评价函数P₃>＝2；

步骤三四：基于步骤三一至步骤三三中三个不同阶段的投掷方法评价函数，应当前阶段选择对应的投掷策略。

2.根据权利要求1所述的一种冰壶机器人的投掷方法，其特征在于，步骤一包括以下步骤：

步骤一一：获取冰壶比赛场地图像，进行图像校正，对所有冰壶进行识别，区分为己方冰壶和对方冰壶；

步骤一二：以大本营中心点为原点，确定己方冰壶中心位置Pi＝(Xi,Yi),i＝1,…,N，及对方冰壶中心位置pj＝(xj,yj),j＝1,…,n；

步骤一三：根据冰壶中心位置计算已方冰壶中心到大本营中心点的距离Di,i＝1,..,N，其中D1<D2<…<DN；对方冰壶中心到大本营中心点的距离dj,j＝1,…,n，其中d1<d2<…<dn。

3.根据权利要求1所述的一种冰壶机器人的投掷方法，其特征在于，步骤二包括以下步骤：

步骤二一：将已方冰壶中心到大本营中心点的最小距离D1与对方冰壶中心到大本营中心点的最小距离d1作比较，如果r+rc<min(D1,d1)或D1＝d1，则St＝0；

步骤二二：如果大本营内己方存在k∈{1,…,K}个冰壶到大本营中心点的距离Dk都小于d1，即Dk<min(r+rc,d1)，则St＝k；

步骤二三：如果大本营内对方存在h∈{1,…,H}个冰壶到大本营中心点的距离dh都小于D1，即dh<min(r+rc,D1)，则St＝-h。

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