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基于短时运动分析的足球机器人碰撞预测模型 刘宏 查红彬 陈可明 王鹏 佘佚原 北京大学视觉与听觉信息处理国家重点实验室，100871，北京 E-mail: liuhong@cis.pku.edu.cn zha@cis.pku.edu.cn 摘要：本文在分析足球机器人竞赛中多智能体运动特点的基础上，建立了基于短时运 动分析的碰撞预测模型，提出了以碰撞行为为中心的足球机器人规划思想。该模型的设计 考虑了预测的有效性和实时性。通过对造成死锁的碰撞行为的实验和分析，验证了预测模 型的有效性。 关键词：足球机器人、碰撞行为、短时运动分析、运动规划、碰撞预测。 Short-time Motion Analyses Based Collision Prediction Model for Soccer Robots LIU Hong ZHA Hongbin CHEN Keming WANG Peng SHE Yiyuan National Lab. on Machine Perception, Peking University, 100871, Beijing, China E-mail: liuhong@cis.pku.edu.cn zha@cis.pku.edu.cn Abstract: Based on analyses of multi-agent motion in robot soccer games, a new collision prediction model based on short-time motion analyses is presented. The idea of making the collision behavior as a central issue of robot soccer motion planning is also proposed. The model is designed for the reliability and real-time efficiency of the prediction. Experiments on solving the collision deadlock problem show that the prediction model is effective even in real situation. Key Words: Robot Soccer, Collision Behavior, Short-time Motion Analyses, Motion Planning, Collision Prediction 1、引言 足球机器人是近年来发展起来的机器人研究和竞赛项目，涉及在限定环境下敌我双方 多个智能体的协调与对抗[1] 。一般情况下，足球机器人的竞赛场地具有规则的边框，容易 造成机器人与边框、球与边框的碰撞；敌我双方的多个机器人要根据场上瞬息变化的局面 迅速做出决策，在高速运动的过程中不断地调整自身的运动状态，很容易造成敌我双方机 器人、甚至是本方机器人之间的碰撞；另外，足球机器人竞赛的特殊规则，也允许或默许 某些碰撞现象，碰撞经常作为策略执行的一部分。因此，在足球机器人竞赛中，碰撞成为 非常频繁和重要的现象。要预防意外的碰撞、实施预想的碰撞，必须通过机器人足球竞赛 的内在规律性来预测碰撞现象。 由于足球机器人竞赛具有高度对抗、高速运动、动态环境和实时决策等特点，任何主 体都难以确定若干个周期以后自身将会采用的策略和自身的运动状态，更难以把握其它主 体的策略和状态，即对机器人的运动进行长时间段的分析和规划是难以应付场上局面变化 的。机器人的瞬时状态（位置、姿态和速度）构成各智能主体之间的相对位置信息和瞬时 运动信息，但不能反映机器人运动的过程，难以提供未来若干周期机器人运动的启发性信 息。因此，需要对当前时刻之前每个机器人的运动过程和未来若干周期的运动做出分析， 才能实现分析机器人运动规律的目的。我们将针对某一时刻前后若干个周期的一段很短的 时间内对足球机器人运动状态的分析，称为短时运动分析。通过以上分析可见，短时运动 分析将构成碰撞预测的基础。