CN112462757A - 一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法 - Google Patents

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CN112462757A CN202011208498.2A CN202011208498A CN112462757A CN 112462757 A CN112462757 A CN 112462757A CN 202011208498 A CN202011208498 A CN 202011208498A CN 112462757 A CN112462757 A CN 112462757A
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叶冰慧
于涞源
王强
史颖刚
刘利
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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Abstract

本发明公开了一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，包括如下步骤：(1)获取机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵，根据机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵移动机器人使其在射门区域内；(2)在球门区域坐标矩阵内任意选取一个坐标作为射门坐标，射门坐标和足球坐标连成一条直线，以机器人坐标与足球坐标连线的中点为垂点，求解直线延长线上与过中点垂线的交点，机器人坐标到交点的方向位于机器人的移动方向；(3)按照一定的频率重复计算交点，直到交点和足球坐标重合后，即实现机器人到达足球坐标踢球射门。与现有技术相比，本发明具有正确性和优越性，提高了射门进球率，解决了传统基本射门方法进球率低的问题。

Description

一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法
技术领域
本发明属于仿真足球机器人领域，具体涉及一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法。
背景技术
FIRA仿真5vs5机器人比赛在国际、国内比赛的历史已有二十年，是国际、国内的机器人大赛中非常有影响力的比赛项目之一，每年有数十所高校代表队踊跃报名参加比赛。FRIA仿真5vs5机器人足球项目促进人工智能领域的进步，为高级算法(退火算法，人工势场)的先进性提供了合理依据。在FIRA仿真足球机器人比赛中，策略编写、阵型变换、路径规划等都是比赛的关键，而射门则是一场比赛的核心，国内外的机器人足球比赛实践也表明，射门能力是决定一支球队能否赢得胜利的关键因素。
仿真机器人在足球比赛中大多采用传统射门算法，以球的位置作为目标点，沿直线轨迹到达接近球的位置，再调整好射门角度，之后再沿直线将球推入球门；就会导致机器人的行动轨迹过于线性，机器人接触后足球后再调整位姿，在调整位置过程还易造成误碰球，导致足球移位现象；同时机器人还易受到对方或我方机器人的干扰，甚至出现将球推入我方球门的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供中一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，该方法在射门前实时改变机器人的前进方向，使机器人达到足球处时已经调整好机器人的射门角度，提高进球率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，包括如下步骤：
(1)获取机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵，根据机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵移动机器人使其在射门区域内；
(2)在所述球门区域坐标矩阵内任意选取一个坐标作为射门坐标，射门坐标和足球坐标连成一条直线LSD，以机器人坐标与足球坐标连线的中点为垂点，求解直线LSD延长线上与过中点垂线的交点，机器人坐标到交点的方向位于机器人的移动方向；
(3)按照一定的频率重复步骤(2)实现到机器人向足球移动，直到交点和足球坐标重合后，机器人到达足球坐标踢球射门。
进一步地，步骤(1)所述根据机器人坐标点、足球坐标点和对方球门区域坐标矩阵移动机器人使其在射门区域内是指按照如下步骤：
(1-1)获取对方球门线的坐标矩阵，并在对方球门线的坐标矩阵中获取两端点坐标，机器人坐标与两端点坐标构成搜索区域；
(1-2)判断足球坐标是否在搜索区域内，若不在搜索区域内，移动机器人坐标形成新的搜索区域，并重新判断足球坐标是否在搜索区域内，直到足球坐标在搜索区域，有足球坐标的搜索区域为射门区域。
进一步地，步骤(3)中所述一定的频率是指50～80Hz。
更进一步地，所述一定的频率为60Hz，即每秒计算60次交点。
本发明先通过判断足球位于机器人射门范围内，然后根据射门范围和足球位置调整机器人的位置；再通过对机器人前进的目标点实时调整，使得机器人沿着弧形轨迹接近球并将位姿调整到射门状态，最后完成射门过程。本发明还通过实验验证，实验结果表明本发明的正确性和优越性，提高了射门进球率，解决了传统基本射门方法进球率低的问题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的机器人找足球的示意图。
图3为本发明的机器人向足球移动的示意图。
图4为本发明计算交点的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法包括如下步骤：
(1)获取机器人坐标r和对方球门线的坐标矩阵L；再在对方球门线的坐标矩阵L0中找出两端的端点坐标L1和Ln，如图2所示，机器人坐标r分别与端点坐标l1和ln连线后与对方球门线形成一个三角形区域，该三角形区域为初始搜索区域P0；
(2)获取足球坐标s(xs,ys)，判断足球坐标s是否在搜索区域P0内，若不在则调整机器人位置，再根据调整后的机器人坐标r与端点坐标l1和ln连线后与对方球门线形成一个新的搜索区域P1，再次足球坐标s是否在搜索区域P1内，直到足球在搜索区域内，此时的机器人坐标为r(xr,yr)；
(3)如图4所示，在所述球门区域G内选取任意一点坐标作为射门坐标m(xm,ym)，射门坐标m和足球坐标s之间的连线lms，
Figure BDA0002757839670000031
足球坐标s与射门坐标m连线与水平轴之间的夹角α；
Figure BDA0002757839670000032
机器人坐标r和足球坐标s之间的连线lrs，
Figure BDA0002757839670000033
足球坐标s与机器人坐标r连线与水平轴之间的夹角β；
Figure BDA0002757839670000034
连线lms和lrs之间的夹角为θ，
θ＝α-β；
交点p点坐标为
Figure BDA0002757839670000041
查找lrs上的中点z，并以所述中点z为垂点，做直线lz，求解lz与lms的延长线上的交点p，机器人沿着机器人坐标人r到交点p直线向量运动；
(4)按照1.0～1.5Hz的频率重复步骤(3)实时求解出交点p，如图3所示，改变机器人的运动方向和路径，再次过程中机器人不仅向足球靠近还实时改变机器人的姿态，使其达到足球坐标使机器人的已经调整到射门状态的姿势，此时只需要踢球射门；所述50～60Hz的频率是指每秒计算50～80次交点p；本实施例优先地每秒计算60次交点，即可实时改变机器人的前进方向，调整机器人的位姿，使其为射门状态，机器人得以和足球接触，再计算出的射门点位于机器人与球之间距离，机器人推球前进，直到成功射门。
为了验证本发明算法的有效性，本实验是在FIRA小型机器人5vs5仿真比赛平台上进行的，两种方法的初始位置相同。将本发明的射门算法与平台的基本射门算法进行比较。实验时，足球放到赛场上的任意位置，机器人从不同的位置奔向足球完成射门过程，实验结果如下：本发明的射门算法的射门总数200次，失球数55次，进球数145次，成功率72.5％。基本射门算法总数200次，失球数88次，进球数112次，成功率56％。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)获取机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵，根据机器人坐标、足球坐标和对方球门线的坐标矩阵移动机器人使其在射门区域内；
(2)在所述球门区域坐标矩阵内任意选取一个坐标作为射门坐标，射门坐标和足球坐标连成一条直线lms，以机器人坐标与足球坐标连线的中点为垂点，求解直线lms延长线上与过中点垂线的交点，机器人坐标到交点的方向位于机器人的移动方向；
(3)按照一定的频率重复步骤(2)实现到机器人向足球移动，直到交点和足球坐标重合后，机器人到达足球坐标踢球射门。
2.根据权利要求1所述的一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，其特征在于：步骤(1)所述根据机器人坐标点、足球坐标点和对方球门区域坐标矩阵移动机器人使其在射门区域内是指按照如下步骤：
(1-1)获取对方球门线的坐标矩阵，并在对方球门线的坐标矩阵中获取两端点坐标，机器人坐标与两端点坐标构成搜索区域；
(1-2)判断足球坐标是否在搜索区域内，若不在搜索区域内，移动机器人坐标形成新的搜索区域，并重新判断足球坐标是否在搜索区域内，直到足球坐标在搜索区域，有足球坐标的搜索区域为射门区域。
3.根据权利要求1所述的一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，其特征在于：步骤(3)中所述一定的频率是指50～80Hz。
4.根据权利要求3所述的一种提高仿真足球机器人射门进球率的方法，其特征在于：所述一定的频率为60Hz，即每秒计算60次交点。
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