RoboCup小型組決策與路徑規(guī)劃研究.pdf

1、足球機(jī)器人是個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，它涵蓋了機(jī)器人學(xué)、人工智能和智能控制等多個領(lǐng)域，為人工智能領(lǐng)域的理論和應(yīng)用提供了一個理想的實(shí)驗(yàn)平臺。由于它具有高科技對抗性和娛樂性而吸引了廣大的科研人員投身其中，極大地促進(jìn)了人工智能的發(fā)展。本文正是以機(jī)器人足球比賽為背景，針對足球機(jī)器人決策系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，并進(jìn)行了算法、性能和應(yīng)用上的一系列改進(jìn)。 文章首先介紹了RoboCup小型組機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)Robocup小型組足球機(jī)器人控制系統(tǒng)

2、，給出相應(yīng)的功能框圖。對各部分功能進(jìn)行詳細(xì)論述，設(shè)計(jì)了帶有前饋的雙閉環(huán)運(yùn)動控制器，并作的仿真分析。 接著詳細(xì)闡述了機(jī)器人決策系統(tǒng)的構(gòu)建，由視覺子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、無線通信子系統(tǒng)、機(jī)器人小車子系統(tǒng)和總控子系統(tǒng)組成的集控式足球機(jī)器人系統(tǒng)，總結(jié)了具有集中視覺、決策與控制的集控式足球機(jī)器人系統(tǒng)的控制問題。設(shè)計(jì)了基于分層遞階控制結(jié)構(gòu)的足球機(jī)器人決策子系統(tǒng)。它由上層決策系統(tǒng)和底層決策系統(tǒng)組成，文章分別詳細(xì)介紹了各部分的功能和特點(diǎn)。

3、路徑規(guī)劃是機(jī)器人研究中最為重要的單元，在本文中提出了在動態(tài)環(huán)境中移動機(jī)器人的一種路徑規(guī)劃方法一改進(jìn)蟻群算法。適用于環(huán)境中同時存在已知和未知、靜止和運(yùn)動障礙物的復(fù)雜情況。蟻群算法是基于生物界群體啟發(fā)行為的一種隨機(jī)搜索尋優(yōu)方法，它的正反饋性和協(xié)同性使其可用于分布式系統(tǒng)，隱含的并行性更使其具有極強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?，它在解決組合優(yōu)化問題上有著良好的適應(yīng)性。因此將其應(yīng)用到智能機(jī)器人全局路徑規(guī)劃中，其目的是探索一種新的路徑尋優(yōu)算法。在基于柵格劃分的環(huán)境中

4、，研究了機(jī)器人路徑規(guī)劃問題中蟻群系統(tǒng)的“外激素”表示及更新方式，提高了蟻群系統(tǒng)的路徑尋優(yōu)能力，為蟻群算法的應(yīng)用提供了一種新的探索。 最后，針對局部避碰規(guī)劃中避障策略，提出了基于滾動窗口的環(huán)境探測和碰撞預(yù)測的方法。機(jī)器人在運(yùn)動過程中，根據(jù)得到的環(huán)境信息在機(jī)器視覺范圍內(nèi)建立預(yù)測窗口和避障窗口，在預(yù)測窗口內(nèi)，機(jī)器人根據(jù)障礙物的信息建立障礙物的預(yù)測區(qū)域，在避障窗口內(nèi)，機(jī)器人根據(jù)自身的位置與障礙物的預(yù)測區(qū)域，分別調(diào)用切線法或滾動窗口法進(jìn)行