打开文本图片集

摘要：本文提出攻防一体策略，包括“3联动”进攻策略和“3+2”防守策略。在进攻上，根据机器人与球的距离，动态指派任务给各机器人，并采用旋转踢球、直线踢球和弧线踢球三种方式，来达到联合进攻效果，有效提高了进球几率；在防守上，通过短期预测或长期预测方式，得到球在多周期后的坐标，基于此，抢占有利的反击点，阻拦对方的进攻趋势。仿真实验表明，该策略在控球率、射门次数、截球次数等方面较传统策略都有较大改善。

关键词：Fira 5VS5；攻防一体；“3联动”进攻；“3+2”防守

1、引言

FIRA 5VS5仿真机器人足球赛是以软件模拟的仿真足球场地的比赛，仿真比赛平台如图1所示，场地双方球队以黄蓝两队区分，球队的实力由软件输入的比赛策略程序决定，不同的比赛策略直接影响球队进攻和防守效率。攻防效果好的比赛策略不仅要求编程者熟悉软件平台和比赛流程规则，而且需要拥有优秀的编程能力。

2、进攻策略

2.1传统进攻策略分析

传统5VS5机器人足球仿真比赛的进攻策略以分区作战为主，整个仿真球场被划分为8个区域，如图1所示。通过大量仿真足球比赛实验表明，传统进攻策略在进攻区域主要有以下异常情况发生：

（1）不同机器人执行各自的进攻策略，可能会出现行进路线重合的问题，从而导致机器人互相碰撞。

（2）三个机器人在进攻追球的过程中，都是以球的坐标为目标进行运动，当两个及以上机器人同时以最大速度驶向球的位置时，会导致争球的情况。

（3）在进攻过程中，当球速过快时，单一的分区域进攻方式会导致机器人出现无效攻击的情况，并不能对球进行有效碰撞，很大程度上降低攻击频率。

2.2 “3联动”进攻策略

为了减少传统攻击策略异常情况的发生次数，提高球队的进攻效率，本文引入了“3联动”进攻策略。该策略的核心思想是根据三个机器人与球的距离，决定每个机器人的角色，令处于更佳位置的机器人担任主攻手，其余机器人分别担任辅攻手和侧防手，对球形成包夹的进攻队形。以蓝队为例，具体的队形形成算法描述如下：

（1）当球在区域①时，每个机器人继续执行上一个周期的任务，当球在主攻球员的左边时，计算球与主攻手形成的直线和球框相交的交点，同理，与辅攻手形成的直线的交点为。若点在球框范围内，主攻手采取推球进攻，而辅攻手根据球的位置进行定点补脚。若点在球框范围内且主攻手无踢球机会，则辅攻手采取推球进攻，主攻手进行位置调整。

（2）当球在区域①且球位于主攻球员右边时，主攻手通过微小角度旋转调整球的位置，使自己变成可推球进攻的状态；辅攻手根据球的位置进行定点，等待踢球机会；侧防手根据球和主攻手的位置进行运动，与其他两个机器人一起对球形成包夹攻势。机器人之间会保持一定的距离，减少了本方机器人之间的争球。

（3）当球在区域②③④，且纵坐标大于等于30且小于等于150时，主攻手采取弧线射门的方式踢球，否则，采用追球和摆球的方式进攻。而辅攻手和侧防手则调整站位，使球员一直保持在球的右边。

3、防守策略

3.1传统防守策略分析

传统的防守策略以分区策略作为基础，将球的位置作为导向目标而行动，守门员与后卫作为核心防守队员，前者是球门的最后一道防线，后者则负责中间自方区域的截球，来减少敌方机器人的射门机会。通过仿真实验表明，运用传统策略在自方半场防守的过程中容易出现以下三种失误情况：

（1）当左翼或者右翼在边线区域以最大速度回防时，由于机器人无法在目标点停住，存在一定的制动距离，会导致冲撞守门员，进而判罚点球。

（2）当球快速向自方半场驶来时，后卫无法精确捕捉到目标，只能获取到上一个周期足球的坐标，因此容易出现后卫在回防过程中把球踢进自方球门的情况。

（3）当对方机器人与守门员在内门框上边缘或者下边缘推球时，由于守门员不能够稳住身形，导致球被对方挤入球框。

3.2 “3+2”防守策略

针对传统防守策略容易出现失误情况，团队提出了“3+2”防守策略，即将机器人分为两大群体，把上述“3联动”策略转化为防守策略的基础上，加入“2联动”策略。

当球进入防守方半场时，防守策略开始执行，该策略的具体实现如下：

（1）当球位于中线区域时，守门员会处于门框线的中点附近，设守门员位置坐标为O，球的坐标点为A和门框两端点坐标为、。以A点为顶点作的角平分线，与线段BC的相交于点D，并得到其坐标，该坐标即为守门员的防守点坐标。

（2）当球位于图1中第⑥区域左边时，守门员选择进行动态反击，如果后卫与球的距离小于15个单位长度，则采取让后卫进行自相旋转的方式将球踢往对方半场，否则将继续向禁区回防。

（3）当球位于图1中第⑥区域右边时，守门员则继续执行（2）中的防守策略；后卫选择停留在守门员防守空挡的禁区外，随时准备将球踢出自方半场，向对方迎击。

（4）当进攻方球员选择射门之后，守门员根据预测的球坐标进行快速移动防守。当进攻方球员选择沿门框边推球进攻，守门员可迅速冲击对抗敌方，不同于传统策略下位于边线端点定点守株待兔来防守，守门员不易被进攻球员带球推进门框内。

4、结语

为了提高FIRA SimuroSot 5VS5的进攻与防守能力，本文讨论了足球机器人的攻防一体化策略，分别从进攻和防守的角度，引入“3联动”进攻策略和“3+2”防守策略，根据球的位置，机器人快速进行攻防转换，以达到团队攻防一体的目标。通过反复的试验论证，该策略增强了机器人之间的配合，减少了碰撞和争球次数，明显提高了球队的攻防效率与整体竞争力，但该策略未充分考虑冲撞对面守门员等犯规情况，在未来仍有很大的优化空间。

5、参考文献

[1]史豪斌，覃杨森，娄云峰，王闯.足球机器人仿真比赛中的进攻队形设计及控制研究[J]. 西北工业大学学报，2009，27（06）：885-889.

[2]程立英，赵姝颖，潘峰，薛定宇.足球机器人动态角色分配策略仿真研究[J].计算机仿真，2013，30（05）：383-386.

[3]宇海萍，冯灵清.基于FIRA 5VS5仿真机器人足球防守策略的研究[J].计算机时代，2018：13-16.