MiroSot足球機(jī)器人決策子系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)器人足球比賽，是近年來(lái)在國(guó)際上迅速開(kāi)展起來(lái)的高技術(shù)對(duì)抗活動(dòng)，它是體育與高科技結(jié)合的產(chǎn)物，比賽融入了機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化技術(shù)、通訊與計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人視覺(jué)與傳感融合技術(shù)、決策與對(duì)策、智能控制等多學(xué)科高新技術(shù)。作為小平臺(tái)上的技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)，它正在被越來(lái)越多的研究人員所關(guān)注。 MiroSot足球機(jī)器人系統(tǒng)是基于視覺(jué)的足球機(jī)器人系統(tǒng)，由視覺(jué)子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)和機(jī)器人子系統(tǒng)等四部分組成。決策子系統(tǒng)主要解決機(jī)器人足球比賽過(guò)程中機(jī)器人

2、之間的協(xié)作和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題，是整個(gè)機(jī)器人足球系統(tǒng)的核心。決策子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè)機(jī)器人足球比賽的成敗。本文以MiroSot足球機(jī)器人系統(tǒng)為平臺(tái)，主要對(duì)決策子系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。 1)決策子系統(tǒng)的隊(duì)形選擇和角色分配 如何根據(jù)賽場(chǎng)的態(tài)勢(shì)分析進(jìn)行隊(duì)形的選擇和角色分配是保證決策子系統(tǒng)良好的上層策略的關(guān)鍵因素。選擇好的隊(duì)形可以讓機(jī)器人有組織地、靈活地進(jìn)行比賽。以3VS3比賽為例，根據(jù)賽場(chǎng)的情況對(duì)隊(duì)形的選擇做了一些規(guī)則設(shè)

3、計(jì)。在高速動(dòng)態(tài)的機(jī)器人足球比賽環(huán)境中，機(jī)器人角色的固定勢(shì)將引起靈活性的不足和組織性的不力。動(dòng)態(tài)的角色選擇方案將大大提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的作戰(zhàn)實(shí)力，因而本論文在此提出一種基于模糊邏輯的射門(mén)角色選擇方案，力求簡(jiǎn)單實(shí)用，增強(qiáng)時(shí)效性。以機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的距離、機(jī)器人相對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)的方位、機(jī)器人與目標(biāo)點(diǎn)之間的障礙物這三者作為模糊系統(tǒng)的輸入變量，以是否獲得角色分配作為模糊系統(tǒng)的輸出變量，根據(jù)模糊規(guī)則建立行之有效的模糊系統(tǒng)。 2)決策子系統(tǒng)的動(dòng)作庫(kù)設(shè)計(jì)

4、 當(dāng)進(jìn)行完隊(duì)形確定和角色分配后，每個(gè)足球機(jī)器人都要做出相應(yīng)的技術(shù)動(dòng)作。動(dòng)作是決策子系統(tǒng)的最終體現(xiàn)，是決策的基礎(chǔ)和保證。足球機(jī)器人動(dòng)作完成的好壞關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的整體性能。本文仿照人類(lèi)足球，將足球機(jī)器人的動(dòng)作分為基本行為、基本動(dòng)作和戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，并分別對(duì)各種動(dòng)作進(jìn)行了圖例示意。 3)足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)避障包含多個(gè)障礙的復(fù)雜環(huán)境中的足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)避障是機(jī)器人足球系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。如何能夠在高速、動(dòng)態(tài)的機(jī)器人足

5、球比賽中良好地實(shí)施運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略并避開(kāi)障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)是決策子系統(tǒng)的一大關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的概述，并針對(duì)足球機(jī)器人的特點(diǎn)，得出實(shí)時(shí)性和最短路徑的結(jié)合將是突破運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)避障這一瓶頸的一個(gè)不錯(cuò)的選擇。人工勢(shì)場(chǎng)法常用于對(duì)足球機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，但往往陷于局部極值，無(wú)法擺脫死鎖問(wèn)題；遺傳算法用于對(duì)足球機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，是以犧牲時(shí)間為代價(jià)取得比較好的解，但同樣無(wú)法較好地應(yīng)用于足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中。本文對(duì)此將人工勢(shì)場(chǎng)法和遺傳算法