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《中国科学技术大学》 2009年
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足球机器人决策系统研究

刘安芳  
【摘要】: 随着机器人学的应用与发展,机器人应用也越来越广泛。80年代以来,多机器人系统凭借着比单个机器人更高的精度、刚度、承载能力和灵活性而进入人们的生活中,引起了越来越广泛的重视。随着机器人向系统应用的方向发展,人们提出了多机器人群体的组织和控制问题,多机器人协作是多机器人系统中一个重要部分,可以使多机器人系统将优势发挥得淋漓尽致。 论文主要研究了小型组足球机器人的多机器人系统。决策系统采用分层递阶式控制结构,根据分层式结构的特点及功能将系统划分为信息处理层、协调战术层、任务层和动作层几个模块,这种结构使系统功能及层次分明,且易于实现。采用基于Play的多智能体协调控制机制建立了由多个不同的Play策略(如进攻策略、防守策略、罚球策略和等待策略)组成的策略库。采用静态区域划分法将场地划分,区域不是很多,策略选择和编码工作不至于繁重,也不会因区域变动而频繁地切换策略影响进攻速度,增加弹性区域能有效防止机器人目标跳变。采用距离与角度结合的方法对角色分配实现多机器人协调。提出了两点配合机制评价函数有利于实现多个机器人配合。 为解决实时系统预测问题,建立了系统延时测量方法。采用线性预测和BP神经网络的方法建立了机器人和球的预测模型,并进行分析比较,预测精度有明显提高。 建立了机器人动力学模型和运动学模型,研究出基于最优控制理论的运动控制算法,通过仿真与实验,发现这种控制算法能实现机器人对任意曲线路径快速有效地跟踪。 论文以RoboCup小型组机器人足球比赛为平台,以VC.NET为工具对决策系统进行了仿真和实体实验,实验结果表明整个决策系统性能有明显提高,主要体现为:预测精度提高,对机器人的控制更加准确,使得守门员守门和队员拦截球能力提高;多机器人协调策略增加了机器人之间的配合,使队伍的协作进攻能力增强,能够更好的完成任务。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP242

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