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足球机器人体系结构研究及决策程序开发

吕雪松  
【摘要】: 足球机器人系统是一类典型的多移动机器人合作的对抗系统,具有实时性要求高、环境高度动态、存在不可预测状态等特点,并将高科技研究和足球联系在一起,通过足球比赛来检验各种理论、方法和技术。机器人足球比赛已受到人工智能和机器人相关领域学者的广泛关注,并逐渐成为一个标准问题。 本文主要研究足球机器人策略及相关人工智能问题。 第一,本文对现阶段足球机器人的几大体系结构进行了分析和总结,指出了各自的优点和不足之处,探索了解决问题的方法。 第二,本文详细分析了集中式结构、分布式结构策略系统的特点,指出了几种典型策略共同的缺点,在此基础上提出了引入分布式局部控制的集中式策略系统。 第三,本文针对如何进一步提高系统的实时性这一问题,提出了简化足球机器人动作函数的建议和理由,并做了可行性分析。 第四,多机器人角色协调分配始终是决策的难点。本文在引入分布式局部控制的集中式策略系统的基础上,将多智能体的Q学习使用到MiroSot足球机器人上,实现决策子系统中角色分配的动态调整。 第五,本文详细分析了目前足球机器人实体模型、碰撞检测、碰撞响应等研究的特点,提出了一种改进的碰撞检测算法—碰撞群链表法,该方法具有重要的理论意义和实践效果。 本文以FIRA的MiroSot机器人足球比赛为主要研究对象,归纳总结了机器人的体系结构,介绍了机器人足球系统设计和决策系统开发的基础工作,详细研究了足球机器人的数学模型和碰撞检测,可以作为其他仿真及决策系统开发的基础。本文的一些成果和结论对于其他智能机器人系统的控制和策略系统设计也有一定的参考意义。


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