足球机器人决策系统开发与应用

发布时间：2017-09-22 05:32

  本文关键词：足球机器人决策系统开发与应用

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【摘要】： 近几年来，机器人足球比赛这个新兴项目得到了迅速发展。足球机器人系统涉及机器人、图像处理、自动控制、通信、传感以及人工智能等领域，目前其已成为研究多智能体系统和人工智能应用技术研究的重要实验平台。 本文首先介绍了足球机器人系统的各个组成部分，然后对足球机器人系统的核心——决策系统部分进行了深入的研究，并结合实际科研课题，对集中控制式和分布控制式两种决策系统分别提出了相关的决策算法，构造了具体的实现方案。 在研究开发以Mirosot比赛为代表的集中控制式决策系统时，介绍了一种分层结构的决策系统，它由协调层、运动规划层和基本动作层组成。其中在进行基本动作层的设计时，采用了模糊控制与PID控制相结合的智能控制算法，使系统具有良好的动、静态品质；而在进行整体决策时，，采用了人工智能的状态空间表示方法，在比赛场上瞬息万变的态势中选择少量的具有代表性的离散状态来构成状态空间，再根据系统需要完成的任务，为机器人确定有限的动作集合，并通过决策推理，给每个机器人选择合适的动作，从而决策得出机器人的左右轮转速值，实现对系统的实时控制。 而在设计以RoboCup比赛为代表的分布控制式决策系统时，首先对最具有理论意义的仿真比赛环境及SoccerServer的结构和运行机制进行了详细阐述和分析，包括：SoccerServer中的重要运行参数、与Client之间的通讯方式、球员的视觉、听觉信息及体力的仿真模型等；接着编写客户端程序来清楚查看通讯信息和命令执行情况；最后给出带状态分类的决策系统算法。 本文在进行决策研究的同时，还介绍了利用面向对象的可视化编程技术设计足球机器人仿真系统的方法。该Soccer仿真系统包括对现实世界的仿真、动画设计和决策程序接口等，能够作为决策系统的效果演示和实践平台。通过该Soccer系统仿真平台的实践演示证明，本文设计的决策系统是可执行的并且效果良好。
【关键词】：足球机器人 决策系统 模糊控制 状态空间 系统仿真 人工智能
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 引言7-9
• 第一章 机器人足球比赛的概述9-13
• 1.1 发展历史和意义9-11
• 1.2 足球机器人系统的分类11-12
• 1.2.1 无智能人工遥控足球机器人系统11
• 1.2.2 半自主型足球机器人系统11
• 1.2.3 全自主型足球机器人系统11-12
• 1.2.4 软件模拟仿真的足球机器人系统12
• 1.3 涉及和应用领域12-13
• 第二章 Mirosot机器人足球比赛机制13-19
• 2.1 系统组成14-15
• 2.2 视觉识别15-17
• 2.3 无线通讯系统17
• 2.4 硬件小车17-18
• 2.5 决策系统18-19
• 第三章 Mirosot比赛的决策研究平台--Soccer仿真系统的开发19-26
• 3.1 控件的设计19-24
• 3.1.1 Soccer仿真系统中的类的介绍19-21
• 3.1.2 对现实世界的仿真21-24
• 3.2 Soccer仿真系统控件的在决策系统中的调用方法24-25
• 3.3 本章总结25-26
• 第四章 Mirosot足球机器人决策系统的研究26-43
• 4.1 决策系统的分层模式26-27
• 4.1.1 协调层26
• 4.1.2 运动规划层26-27
• 4.1.3 基本动作层27
• 4.2 基本动作层的设计27-39
• 4.2.1 模糊控制算法和PID控制算法的设计研究28-31
• 4.2.1.1 模糊控制算法29-31
• 4.2.1.2 PID控制算法31
• 4.2.2 行为动作函数的设计31-34
• 4.2.2.1 机器人原地转角函数32-33
• 4.2.2.2 机器人快速移动并通过目标点的函数33-34
• 4.2.2.3 机器人移动到目标点并停下的函数34
• 4.2.3 技术动作函数的设计34-39
• 4.2.3.1 射门函数34-35
• 4.2.3.2 动态直线撞球函数35-37
• 4.2.3.3 守门员守门函数37-38
• 4.2.3.4 机器人避障函数38-39
• 4.3 状态空间法整体决策的研究39-42
• 4.3.1 协调层的设计39-40
• 4.3.2 运动规划层的决策设计40-42
• 4.4 本章总结42-43
• 第五章 RoboCup软件仿真比赛的决策研究43-61
• 5.1 RoboCup仿真比赛环境43-44
• 5.2 SoccerServer的模型、仿真、信息和命令参数的研究44-52
• 5.2.1 场地和球员模型44-45
• 5.2.2 噪音、环境干扰45
• 5.2.3 球员的体力模型45-46
• 5.2.4 球员的三种感知信息46-50
• 5.2.4.1 视觉信息47-49
• 5.2.4.2 听觉信息49
• 5.2.4.3 状态信息49-50
• 5.2.5 球员的七种行为命令50-52
• 5.2.5.1 通讯命令50-51
• 5.2.5.2 运动命令51-52
• 5.2.5.3 获得状态信息和改变视觉模式命令52
• 5.3 客户端程序和SoccerServer通讯介绍52-54
• 5.4 客户端程序决策算法54-60
• 5.4.1 球员基本决策函数54-57
• 5.4.1.1 移动函数(move function)55-56
• 5.4.1.2 带球函数(runningball function)56
• 5.4.1.3 传球函数(passball function)56-57
• 5.4.1.4 射门函数(shootball function)57
• 5.4.2 整体决策57-60
• 5.4.2.1 前锋队员的决策算法57-59
• 5.4.2.2 中场队员的决策算法59
• 5.4.2.3 后卫队员的决策算法59
• 5.4.2.4 守门员的决策算法59-60
• 5.5 本章总结60-61
• 结束语61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录68-69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 肖奇军;黄伟;董克权;;模糊控制在足球机器人底层动作控制中的应用[J];机械与电子;2006年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈哲平;基于MSRS 5vs5仿真足球机器人决策系统的研究[D];长沙理工大学;2010年

本文编号：899079