RoboCup四腿機器人決策系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、RoboCup機器人足球世界杯賽是近年來國際人工智能和機器人相關領域的研究熱點，為動態(tài)不可預測性環(huán)境中多主體系統(tǒng)的研究提供了典型的背景和共同的問題。本文以Sony ERS-7型四腿機器人為研究對象和實驗平臺，以RoboCup四腿組比賽為直接目標，就個體機器人軟件體系結構的設計，決策系統(tǒng)層次結構的確定，以及決策系統(tǒng)中技能、角色和協(xié)作的實現(xiàn)等關鍵問題進行了分析和研究，并在此基礎上設計實現(xiàn)了同濟大學四腿機器人組(TJ-Ark)參加RoboCu

2、p2006四腿組比賽的機器人決策系統(tǒng)。 RoboCup四腿機器人足球比賽是一個典型的多主體動態(tài)不確定性環(huán)境，并具有對抗性。在比賽中，不同球隊的機器人之間的關系是對抗的、競爭的；同隊的機器人之間則是合作的、互助的。為了完成動態(tài)不確定環(huán)境下的復雜任務，個體機器人需要與團隊中的其他機器人進行交互協(xié)作。因而，在設計其體系結構時，不僅要考慮機器人個體的行動能力和感知能力，還需要考慮多個機器人間通信能力、任務分配能力和決策能力的實現(xiàn)。TJ-

3、Ark四腿機器人系統(tǒng)軟件體系結構由五個子系統(tǒng)構成，即動作控制子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)、定位子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)，滿足了實現(xiàn)RoboCup比賽分布式多機器人系統(tǒng)的需要。TJ-Ark機器人決策系統(tǒng)采用混合式結構，分為兩個軟件層次實現(xiàn)：技能決策和高層決策，高層決策還可以更詳細地分作組隊決策和角色決策兩層。其中，技能決策的實現(xiàn)采用反應式結構，高層決策設計采用慎思式結構。實踐證明，這種混合式的決策系統(tǒng)結構集反應式和慎思式系統(tǒng)結構的優(yōu)點于一體，

4、靈活有效。 找球和跟球，走向球，抓球，帶球以及主動定位這5個基本技能決策的設計與實現(xiàn)，使機器人具有了最基本的智能和對環(huán)境的反應能力。實現(xiàn)機器人跟球和找球技能的關鍵是組合控制機器人的腿部動作和頭部動作。曲線走向球技能專門為球在自方球門附近及球場邊緣的情況設計，避免了將球誤碰入自方球門和碰出球場。抓球技能通過配合控制四腿機器人的頭部，下巴以及前腿實現(xiàn)。采用抓球技能控球，即使在被對方推擠的情況下，機器人也不容易丟球。帶球技能的設計是為

5、了使機器人成功抓球后，能夠帶球調整位置。主動定位技能通過控制機器人頭部看定位協(xié)方差最大方向上的標志桿，以提高定位精度，從而保證了決策的正確性和準確性。 高層決策中，設計組隊決策的目的在于使多機器人系統(tǒng)在比賽中能夠靈活地選擇組隊隊形。TJ-Ark決策系統(tǒng)設計了兩種組隊隊形，機會主義隊形和有助攻隊形，以適應不同的比賽場地。角色決策主要負責實現(xiàn)機器人的角色行為規(guī)劃，共享傳感信息進行動態(tài)角色分配和站位協(xié)作。TJ-Ark主攻機器人的行為規(guī)