羅慶佳

摘要：該文是基于IBM公司開發(fā)的Robocode的JAVA機器人仿真引擎，分析并探索基于此平臺的智能機器人方案。在子彈跟蹤，反重力運動，以及模式匹配瞄準等人工計算智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，比較并改進策略，然后以onedan1.0機器人為例完成一個可行的智能方案，并編程實現(xiàn)部分機器人代碼。最后還做了效果測試。

關(guān)鍵詞：人工智能；機器人仿真引擎；智能算法；Robocode

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）08-0160-02

1 概述

本文先對IBM公司研制開發(fā)的Robocode智能機器人仿真平臺進行系統(tǒng)介紹。然后結(jié)合人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域，對過去和現(xiàn)在流行的機器人智能算法進行總結(jié)，比較其優(yōu)劣。最后結(jié)合自己的理解，對如何提高機器人智能化水平進行探討，以O(shè)nedan1.0機器人為例，選擇其中的一些算法用java語言進行實現(xiàn)。

本文對于智能機器人的應(yīng)用研究領(lǐng)域，比賽機器人應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在射擊類戰(zhàn)略類游戲編程領(lǐng)域有一定的價值。

2 Robocode系統(tǒng)簡介

Robocode編程平臺簡介：Robocode 是由IBM公司開發(fā)的一套虛擬機器人仿真引擎。其中包括機器人運行平臺Robocode，代碼編輯器Robot Editor等組件。程序員可以在Robocode中創(chuàng)建自己的機器人，利用系統(tǒng)提供的編程接口以編程的方式對機器人進行控制。簡單的說，Robocode就是一個用java語言編寫機器人的工具，同時也是機器人比賽的場地和實現(xiàn)機器人智能算法思想的良好平臺。

3 onedan1.0的瞄準策略

3.1 常見瞄準策略比較分析

一個好的機器人除了良好的移動策略外，另一個不可缺少的特征就是打擊移動目標的能力，并且能達到精確的效果。下面我就對各種瞄準策略做一個系統(tǒng)的分析。

3.1.1 單一瞄準

單一瞄準是那些專門為某一種運動方式而設(shè)計的瞄準算法。大致分為以下幾種：1）向當前目標的位置開火：是一個最簡單也是效果最差的瞄準算法，只要目標稍微移動都將導(dǎo)致子彈打偏。2）線性預(yù)測瞄準：向目標將去的地方開火，前提是目標以一定速率沿著直線前進。尤其是當目標離自己很近時，這個算法相當?shù)挠行?。在短時間內(nèi)機器人的所有運動都可近似為直線運動。不過，這種算法對于鐘擺運動，隨機很強的運動以及一些高級移動算法幾乎無能為力。

3.2 onedan1.0的瞄準策略（模式識別）

模式是指對象的表示形式，也可以叫做樣本。在Robocode中通常是指機器人的狀態(tài)屬性，比如說坐標，方向，速度等。要進行模式匹配，首先得記錄模式，也就是記錄機器人的狀態(tài)。在進行匹配判斷的時候把當前的狀態(tài)和記錄下來的狀態(tài)進行比較，找出記錄中非常相似的一段狀態(tài)，則認為目前的狀態(tài)和那段狀態(tài)相匹配。

但是對于onedan1.0機器人，我嘗試使用模式識別技術(shù)。模式識別是嘗試指出敵方機器人是否在使用任何一種預(yù)定義的模式的過程，然后基于假定它將繼續(xù)使用那個模式來瞄準敵人。但是需要注意的是，這個技術(shù)不同于能適應(yīng)目標使用任何重復(fù)模式的模式分析。

3.3 模式識別瞄準的智能改進

模式識別瞄準的識別能力應(yīng)該可以通過以下的幾方面得到改進：

1）更多的模式：這是最顯然的擴充。增加更多的復(fù)雜的基于速度的模式。

2）分析朝向的變化：能在速度識別時分析朝向的變化。這個分析要比速度模式分析更復(fù)雜，但花上一些努力能產(chǎn)生非常強大有力的瞄準系統(tǒng)。

3）模式分析：比較適用一對一的比賽，它能快速地學(xué)習(xí)新的模式，但是缺點是對CPU有強烈的要求。如果實現(xiàn)了這個，將擁有一個難以對付的機器人。

4 onedan1.0機器人部分代碼實現(xiàn)和測試

4.1 onedan1.0機器人的結(jié)構(gòu)

在進行實現(xiàn)時，第一個robot只寫成了一個類文件。開始時，這種作法還可行，但如果試圖給robot增加更多的智能的時候，這就導(dǎo)致了難以管理的缺點。因此必須得做一個更好的結(jié)構(gòu)化設(shè)計。

較好的解決方法是把robot分成模塊，每一塊都可重用，并且分別管理robot行為的每一部分。為移動、雷達、火炮和瞄準控制各寫了一個類。并且把對敵人信息的跟蹤和存儲也寫成類。

Onedan類：該類繼承AdvansedRobot類，提供了整個機器人的大框架。

Util類：所有基本的數(shù)據(jù)表示和操作。

Enemy類：用來儲存敵人數(shù)據(jù)。

Radar類：雷達策略類。

Movement類：移動策略類。

Fire類：各種開火方法，槍口調(diào)整，火力調(diào)整都不獨立出去，包括在這個類中。

接下來，編寫Onedan1.0機器人瞄準模塊的代碼，由于代碼比較簡短，只需要寫在了一個類文件中。

4.2 瞄準模塊代碼

通過在本文之前介紹的模式匹配算法中進行一些改進，使其還可以分析直線前進和靜止的機器人，并根據(jù)代碼的需要做了一些調(diào)整。以下就是Onedan1.0機器人的模式匹配模塊主要函數(shù)的代碼：

4.3 onedan1.0機器人瞄準模塊測試

首先，以下簡單地介紹用于測試onedan1.0機器人瞄準系統(tǒng)的sample機器人：

sample.Walls：是一個圍繞比賽場地的繞墻機器人，瞄準系統(tǒng)是對原始點射擊的方法。

sample.Corrners：是一個在比賽開始后，自動尋找最接近的角落，并且迅速移動過去，在角落附近進行鐘擺運動的機器人，瞄準系統(tǒng)也是對原始點進行射擊的方法。

由于在測試中，onedan1.0機器人是靜止不動的，所以用于測試的兩個sample機器人對onedan1.0機器人的命中率均為100%，顯然對onedan1.0機器人不是很公平，降低了測試效果，可采取了一些平衡措施：將sample.Walls機器人的發(fā)彈速度降低到onedan1.0機器人的2/3，將sample.Corrners機器人的子彈能量降低為onedan1.0機器人的2/3。由于打飛的子彈會造成能量損失，也就是說onedan1.0機器人必須有70%以上的命中率才可能取得比賽勝利。

以下就是Onedan1.0機器人和sample.Walls機器人的一對一比賽。從結(jié)果可以看出，Onedan1.0機器人取得了九勝一負的好成績。

從結(jié)果可見，Onedan1.0機器人的瞄準系統(tǒng)相當優(yōu)秀，具有一定的智能，在和Robocode自帶的Sample機器人比賽中取得了很好的成績。

5 結(jié)束語

Java作為面對對象語言已經(jīng)被人們認識并接受，我們不可否認Robocode是個完美的學(xué)習(xí)、游戲平臺，但它也存在自身的缺陷，本文對Robocode 在子彈跟蹤，反重力運動，以及模式匹配瞄準等人工計算智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，比較并改進策略，然后以onedan1.0機器人為例完成一個可行的智能方案，并編程實現(xiàn)部分機器人代碼。最后還做了效果測試。

參考文獻：

[1] 劉玉寬.Robocode——我的樂趣[J].程序員，2003（8）：53-56.

[2] 劉陽.打造自己的第一個機器人[J].程序員，2003（8）：57-60.

[3] 梁曉峰.DIY實戰(zhàn)機器人[J].程序員，2003（8）：61-65.