對機(jī)器人足球的決策與路徑規(guī)劃的研究.pdf

1、機(jī)器人足球比賽是近年來在國際上迅速開展起來的高技術(shù)對抗活動。它是人工智能領(lǐng)域與機(jī)器人領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究課題，是一個極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集型項目。本文以足球機(jī)器人系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)——決策子系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)為背景，研究行之有效的決策推理方法。足球機(jī)器人系統(tǒng)是一個典型的多智能體系統(tǒng)，涉及機(jī)器人學(xué)、計算機(jī)視覺與模式識別、多智能體系統(tǒng)、軌跡規(guī)劃與智能算法、自組織與自學(xué)習(xí)理論等領(lǐng)域。 足球機(jī)器人系統(tǒng)分為四個子系統(tǒng)——機(jī)器人子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)、決策

2、子系統(tǒng)和通訊子系統(tǒng)。其中決策子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，應(yīng)具有可自主完成知識提取，并確定機(jī)器人協(xié)作任務(wù)的能力，使整個系統(tǒng)具有智能體的特征。機(jī)器人足球環(huán)境是一個具有動態(tài)性、不確定性、實時性的環(huán)境，在這樣一個具有高度實時性和競爭性平臺上研究路徑規(guī)劃也是一個很具有挑戰(zhàn)性的課題。通過本課題的研究，得到如下的成果與結(jié)論： 1．綜合國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，闡述了足球機(jī)器人研究現(xiàn)狀和主要內(nèi)容。同時，詳細(xì)介紹了足球機(jī)器人系統(tǒng)、路徑規(guī)劃及機(jī)器人隊形確定問

3、題的研究現(xiàn)狀。 2．介紹了幾種足球機(jī)器人路徑規(guī)劃的理論和算法，如人工勢場法、柵格法、可視圖法以及各種人工智能方法如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。但這些方法在高度動態(tài)和實時的環(huán)境中的研究還不太完善，需要進(jìn)一步改進(jìn)。討論它們在足球機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用可行性，最終確定以人工勢場法為研究方向。 3．通過對足球機(jī)器人隊形確定問題的研究，來闡述足球機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑?jīng)_突協(xié)調(diào)和協(xié)作問題。 4．通過一種新的開源足球機(jī)器人仿真平臺rob

4、otsoccer建立仿真實驗環(huán)境，然后在在平臺上利用lingo編程語言編寫客戶端算法，實現(xiàn)對仿真足球機(jī)器人的控制。 本論文在對足球機(jī)器人總體系統(tǒng)進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，分析研究了決策子系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，提出了一種基于改進(jìn)人工勢場法進(jìn)行動態(tài)環(huán)境的路徑規(guī)劃的方法。通過梯度逼近進(jìn)行運動目標(biāo)的搜索，解決了在實時路徑規(guī)劃中因環(huán)境的運動信息難以準(zhǔn)確獲取而造成的路徑規(guī)劃無法完成的問題。仿真結(jié)果驗證了方法的有效性，能夠較好的解決動態(tài)環(huán)境下特別是存在隨機(jī)