對(duì)抗性環(huán)境下多機(jī)器人協(xié)作關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、多智能移動(dòng)機(jī)器人協(xié)作是當(dāng)今熱門研究議題。論文主要探討對(duì)抗性環(huán)境下多智能機(jī)器人協(xié)作的相關(guān)問題。對(duì)抗性問題的特點(diǎn)是參與方之間存在利益沖突，參與人一般會(huì)主動(dòng)去阻礙對(duì)手實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。機(jī)器人競(jìng)賽和軍事等諸多需求使得進(jìn)行該項(xiàng)工作具有現(xiàn)實(shí)意義。 論文以中型足球機(jī)器人為研究對(duì)象。機(jī)器人足球?qū)故乔蜿?duì)中各機(jī)器人根據(jù)態(tài)勢(shì)任務(wù)要求進(jìn)行自我時(shí)空配置和執(zhí)行自身行為如運(yùn)球、踢球等的過程。論文首先回顧了中型自主式足球機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和多機(jī)器人協(xié)作涉及的關(guān)鍵技術(shù)，

2、如智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、協(xié)作機(jī)制和行為生成、環(huán)境感知等。 默契的團(tuán)隊(duì)配合有兩個(gè)前提條件，一是各機(jī)器人擁有一致的準(zhǔn)確的全局環(huán)境信息感知；二是針對(duì)各種對(duì)抗態(tài)勢(shì)，各機(jī)器人對(duì)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、協(xié)作機(jī)制和行為生成等都具有事先的約定或默契。因此，論文主要研究合作環(huán)境感知、協(xié)作機(jī)制和行為生成，工作成果如下： 針對(duì)環(huán)境感知議題，因當(dāng)前機(jī)器人個(gè)體難以只依靠自身傳感器信息建立起準(zhǔn)確的全局環(huán)境信息模型，提出了一種多機(jī)器人合作感知對(duì)抗環(huán)境全局的方法：各機(jī)器人先

3、分別融合視覺和里程計(jì)信息實(shí)現(xiàn)較精確的自定位；接著根據(jù)自定位信息，各機(jī)器人分別獲得各自所看到的對(duì)象分布；在信任各機(jī)器人自定位信息的前提下，通過傳感信息共享，多機(jī)器人先合作識(shí)別出隊(duì)友和獲得隊(duì)友的位姿及行為狀態(tài)，然后識(shí)別出對(duì)手等其它對(duì)象的身份并確定它們的分布，從而建立起全局的環(huán)境信息模型。對(duì)象身份識(shí)別和位置分布估計(jì)主要通過將來源于各機(jī)器人的傳感信息應(yīng)用聚類分析等方法實(shí)現(xiàn)。 探討了兩種環(huán)境建模水平下的多機(jī)器人協(xié)作機(jī)制和行為生成技術(shù)：一是

4、機(jī)器人能獲得自定位和隊(duì)友的位姿信息及對(duì)手的粗略方位信息但無法確定對(duì)手運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；二是機(jī)器人能獲得隊(duì)友與對(duì)手等的位姿和當(dāng)前行為狀態(tài)的環(huán)境感知水平。 針對(duì)當(dāng)前的機(jī)器人環(huán)境感知水平，設(shè)計(jì)了一種中型自主式足球機(jī)器人的決策算法流程：各機(jī)器人首先各自判斷對(duì)抗態(tài)勢(shì)類別，確定球隊(duì)當(dāng)前任務(wù)；然后根據(jù)既定戰(zhàn)略和規(guī)則，估計(jì)當(dāng)前態(tài)勢(shì)下各角色的合理承擔(dān)者和它們的合理行為決策；最后選擇執(zhí)行自身行為。實(shí)踐中需事先分析可能出現(xiàn)的態(tài)勢(shì)類型和相應(yīng)的合理的團(tuán)隊(duì)任務(wù)，制

5、定出角色分配規(guī)則和行為產(chǎn)生方法等。設(shè)計(jì)時(shí)要注意各種態(tài)勢(shì)轉(zhuǎn)換過程中角色和行為的平滑性和一致性。 根據(jù)足球?qū)沟奶攸c(diǎn)，提出了一種結(jié)合動(dòng)態(tài)角色分工與區(qū)域防守的團(tuán)隊(duì)協(xié)作機(jī)制，實(shí)施了基于陣型的團(tuán)隊(duì)組織機(jī)制。球隊(duì)通過陣型配置、進(jìn)攻線路安排及進(jìn)攻線路轉(zhuǎn)移等實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)配合。因在對(duì)抗中必需協(xié)調(diào)好防守和進(jìn)攻兩方面的任務(wù)，提出了一種雙1eader型的球隊(duì)陣型組織和控制方法：由守門員或后衛(wèi)根據(jù)具體態(tài)勢(shì)牽頭構(gòu)建防守陣式，由當(dāng)前最緊要隊(duì)員承擔(dān)主動(dòng)攔截?fù)屒?/p>

6、或主動(dòng)進(jìn)攻的1eader角色來組織進(jìn)攻陣式。根據(jù)足球?qū)购徒巧止さ奶攸c(diǎn)，應(yīng)用局部協(xié)調(diào)方法，提出了一種團(tuán)隊(duì)任務(wù)緊迫優(yōu)先的規(guī)劃算法。 針對(duì)第二種環(huán)境感知水平，提出和分析了一種以量化分析為基礎(chǔ)的基于短期預(yù)測(cè)的對(duì)抗規(guī)劃方法。它假設(shè)機(jī)器人不知道對(duì)手是否理性，基本算法流程為：先預(yù)測(cè)出在某些短期未來時(shí)刻點(diǎn)的對(duì)抗雙方的可能狀態(tài)組合；然后評(píng)估出己方各種狀態(tài)組合下的期望收益，并據(jù)此建立決策樹；最后根據(jù)決策樹進(jìn)行行為決策。 因特定態(tài)勢(shì)下機(jī)器