对抗场景中的意图理解与决策设计方法研究

发布时间：2022-08-23 22:22

　　在对抗场景下,机器人自主理解敌方意图,并根据理解到的意图进行决策是实现机器人自主控制的核心技术。ICRA RoboMaster人工智能挑战赛是首次将人工智能与机器人结合起来的尝试,对未来机器人智能化有着重要的意义。本文以ICRA RoboMaster人工智能挑战赛为背景,对对抗场景下的敌方机器人意图理解和我方机器人决策算法设计进行研究。论文的主要工作如下:首先,给出坐标系的定义及坐标系间转换关系,建立轮式机器人的运动学模型,给出意图理解和决策问题的数学描述。其次,基于数据驱动的方法构建了意图理解问题框架,使用仿真环境和实验环境中采集到的数据进行了层次化数据集构建。再次,提出了基于热度地图的敌方意图抽象;设计了基于长短时记忆和基于序列相似性分析的两种意图理解算法,仿真结果说明了意图理解算法的有效性。然后,提出了基于意图理解的分层有限状态机和强化学习两种决策算法,仿真结果说明了算法的有效性和稳定性。最后,搭建了RoboMaster AI实验平台,设计实验验证了所提出的意图理解算法和决策算法的有效性,并对实验结果进行了分析。 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 意图理解
        1.2.2 决策方法
        1.2.3 目前研究存在的问题
    1.3 论文主要内容及章节安排
第2章 对抗场景下意图理解与决策问题描述
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义及转换关系
    2.3 机器人运动学建模
    2.4 问题描述
        2.4.1 问题分析
        2.4.2 意图理解问题描述
        2.4.3 决策问题描述
    2.5 本章小结
第3章 对抗场景数据集构建
    3.1 引言
    3.2 仿真生成数据
    3.3 实验采集数据
    3.4 数据集构建
    3.5 本章小结
第4章 敌方意图理解算法设计
    4.1 引言
    4.2 基于热度地图的意图抽象
    4.3 基于长短时记忆的意图理解算法设计
        4.3.1 长短时记忆网络结构设计
        4.3.2 网络训练结果
    4.4 基于序列相似性分析的意图理解算法设计
        4.4.1 算法设计
        4.4.2 分类效果
    4.5 仿真结果及分析
    4.6 本章小结
第5章 对抗场景下的决策算法设计
    5.1 引言
    5.2 基于意图理解的分层有限状态机算法设计
        5.2.1 分层有限状态机算法描述
        5.2.2 单机器人状态机设计
        5.2.3 双机器人状态机设计
    5.3 基于意图理解的强化学习算法设计
        5.3.1 单机器人强化学习算法设计
        5.3.2 双机器人强化学习算法设计
    5.4 仿真结果及分析
        5.4.1 仿真环境设置
        5.4.2 分层有限状态机算法仿真结果及分析
        5.4.3 强化学习算法仿真结果及分析
    5.5 本章小结
第6章 算法实现与实验验证
    6.1 引言
    6.2 RoboMaster AI实验平台搭建
        6.2.1 实验平台硬件实现
        6.2.2 实验平台软件实现
    6.3 意图理解实验与结果分析
    6.4 决策算法实验与结果分析
        6.4.1 决策程序各子功能运行测试
        6.4.2 与测试算法对抗实验结果与分析
        6.4.3 与有人操纵机器人对抗实验结果与分析
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]多智能体分层协作规划及在RoboCup中的应用[J]. 陈荣亚,陈小平.  计算机系统应用. 2016(01)
[2]基于MMDP的无人作战飞机任务分配模型研究[J]. 李月娟,吕永健,常迁臻,朱李云.  计算机应用与软件. 2013(07)
[3]交互式动态影响图的一种近似求解算法[J]. 李波,罗键,庄进发,尹华一.  华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[4]基于概率推理的入侵意图识别研究[J]. 彭武,姚淑萍.  计算机科学. 2010(01)
[5]基于博弈论模型的多机协同对抗多目标任务决策方法[J]. 姚宗信,李明,陈宗基.  航空计算技术. 2007(03)



本文编号：3678590