基于免疫機(jī)理的足球機(jī)器人協(xié)作控制研究.pdf

1、機(jī)器人協(xié)作控制是多機(jī)器人系統(tǒng)研究的核心問題之一，涉及到機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)、感知、通信、算法、協(xié)作機(jī)制等許多方面。足球機(jī)器人系統(tǒng)作為一個(gè)典型的多機(jī)器人系統(tǒng)，為智能理論研究及多種技術(shù)的集成應(yīng)用提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　本課題以西安科技大學(xué)足球機(jī)器人系統(tǒng)為研究平臺(tái)，針對(duì)足球機(jī)器人比賽動(dòng)態(tài)環(huán)境，通過改進(jìn)目標(biāo)追蹤算法提高機(jī)器人追蹤精確度，利用免疫機(jī)理和人工免疫算法提高足球機(jī)器人的自主協(xié)作性，解決在實(shí)際比賽過程中易出現(xiàn)的擁擠和資源浪費(fèi)問題，提高

2、了系統(tǒng)的智能性。
　　本文首先介紹和分析足球機(jī)器人系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)組成及工作原理，針對(duì)足球機(jī)器人原有的目標(biāo)追蹤問題，提出足球機(jī)器人高斯和粒子濾波目標(biāo)追蹤算法，利用并行高斯粒子濾波代替粒子濾波中的并行擴(kuò)展卡爾曼濾波，使用加權(quán)的高斯密度和來近似后驗(yàn)概率，充分考慮當(dāng)前時(shí)刻的測(cè)量觀測(cè)值對(duì)狀態(tài)分布的影響，提高目標(biāo)追蹤的精度。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能較好的適用于動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境下足球機(jī)器人的目標(biāo)追蹤。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)足球機(jī)器人實(shí)現(xiàn)協(xié)作

3、行為的基礎(chǔ)，即機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合抗體對(duì)抗原的識(shí)別、抗體與抗體之間的激勵(lì)和抑制，以及不同免疫細(xì)胞間相互通信等免疫機(jī)理，構(gòu)建足球機(jī)器人個(gè)體混合式體系結(jié)構(gòu)和群體分層式體系結(jié)構(gòu)。足球機(jī)器人受到環(huán)境的刺激、機(jī)器人之間信息共享和不同足球機(jī)器人之間的相互激勵(lì)與抑制，都對(duì)機(jī)器人個(gè)體的自主行為和整體之間的協(xié)作策略產(chǎn)生影響。該體系結(jié)構(gòu)可使足球機(jī)器人系統(tǒng)擁有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和魯棒性。
　　建立不同角色的機(jī)器人產(chǎn)生的不同抗體與外界抗原及其它抗體

4、間相互作用關(guān)系的足球機(jī)器人免疫(Soccer Robot Immune，SRI)系統(tǒng)，提出基于免疫算法的足球機(jī)器人協(xié)作控制方法。機(jī)器人通過通信獲取其它機(jī)器人的抗原信息與抗體濃度，結(jié)合自身所處局部環(huán)境的抗原信息，計(jì)算抗原激勵(lì)值，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，選擇正確的機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的策略行為。當(dāng)機(jī)器人無法單獨(dú)完成任務(wù)時(shí)，向其它機(jī)器人發(fā)出協(xié)作請(qǐng)求，并將響應(yīng)的機(jī)器人作為抗原激勵(lì)值的一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào)，進(jìn)行抗原的自強(qiáng)化調(diào)整，盡快地完成任務(wù)。
　　最后，對(duì)該算