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《西安电子科技大学》 2009年
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微型足球机器人位姿辨识与群智能路径规划技术研究

吴宪祥  
【摘要】: 近年来飞速发展的机器人足球比赛系统为人工智能理论的研究提供了一个标准的实验平台。MiroSot是目前开展最为广泛的集控式机器人足球比赛系统之一,一般包括视觉、决策、通信和足球机器人四个子系统,其研究目标是快速准确获取赛场态势并给出合理的决策。相关技术涵盖了机器人学、计算机视觉、传感器融合、实时推理、运动规划与运动控制、无线通信、机器学习、自治智能体和多智能体协作等多个研究领域,引起了各国学者的高度重视。本文重点研究了对MiroSot系统高层决策至关重要的微型足球机器人快速鲁棒位姿辨识技术,并结合近年来新兴的粒子群优化算法研究了群智能路径规划技术。 本文的主要研究内容如下: (1)研究了MiroSot系统的体系结构、工作原理及其视觉、决策、通信和足球机器人四个子系统的功能与硬件设计,给出了移动机器人路径规划的框架。分析了移动机器人路径规划的问题描述和特点,对传统的移动机器人路径规划算法和新兴的智能路径规划算法进行了总结,比较了各种路径规划算法的优点和不足,探讨了路径规划技术进一步研究的方向。 (2)提出了一种基于较短轴补偿逼近的微型足球机器人位姿辨识算法(SASA)。根据微型足球机器人设计队标色块的对称性特点,提出了一种基于较短轴分割的微型足球机器人色标分块方案,在此基础上给出了基于较短轴补偿逼近的微型足球机器人位姿辨识算法SASA。实验结果表明,SASA算法有效减少了目标机器人位姿辨识的计算量,改进了位姿辨识的计算速度和准确度,提高了系统的实时性。 (3)提出了一种利用相位相关技术进行MiroSot系统微型足球机器人位姿辨识算法(PCGR),并构造了八边形对数极坐标傅里叶变换算法(OLPFFT),提高了运算速度和精度。将分割得到的机器人目标图像和参考图像进行快速离散傅里叶变换后,转换到对数极坐标系下,将笛卡儿坐标空间中图像的旋转和缩放转化为对数极坐标空间中图像的二维平移,进而采用相位相关法得到小车的朝向角。为了提高对数极坐标傅里叶变换的运算速度和精度,构造了一种八边形对数极坐标网格来逼近对数极坐标网格,并给出了八边形对数极坐标网格上的快速傅里叶变换算法(Octa-Log-Polar Fourier Transform, OLPFFT)。实验结果表明,PCGR算法精度高,鲁棒性好。 (4)提出了基于Lotka-Volterra模型的双群协同竞争粒子群优化算法(LVPSO)。最优路径规划问题的本质是优化计算,在LVPSO算法中,针对粒子群优化算法易于出现早熟收敛的问题,借鉴种群生态学中著名的Lotka-Volterra双群协同竞争模型,给出了两种种群协同竞争方案,通过群内和群间竞争增加粒子多样性,提高种群摆脱局部极值的能力。对5个典型基准测试函数进行优化实验表明,LVPSO算法在收敛速度和优化精度方面均有非常好的表现。 (5)提出了一种基于LVPSO和Ferguson样条的MiroSot机器人路径规划算法(LVPSOFS)。利用三次Ferguson样条描述移动机器人路径,将路径规划问题转化为三次样条曲线的参数优化问题,借助LVPSO进行路径优化。实验结果表明,LVPSOFS算法可以有效地实现障碍环境下机器人的无碰撞路径规划,并且实现路径优化,规划路径平滑、合理,利于机器人的运动控制,符合人工规划的意图。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP242

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方帅,胡英,徐心和;集控式足球机器人视觉子系统的关键技术[J];东北大学学报(自然科学版);2003年11期
2 梅昊;田彦涛;祖丽楠;;动态环境下机器人路径规划的混合蚁群算法(英文)[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年02期
3 陈凤东,洪炳镕,朱莹;基于HSI颜色空间的多机器人识别研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年07期
4 周军,李奎,张伟,孙忠华;基于角度补偿的色标辨识算法的设计[J];哈尔滨工业大学学报;2004年07期
5 魏天滨,孟庆春,庄晓东;一种足球机器人视觉系统非线性畸变的数字校正方法[J];机器人技术与应用;2002年04期
6 黄卜夫,熊蓉,黄琪,吴明光;基于视觉足球机器人无线通讯子系统的设计[J];工程设计学报;2002年05期
7 陈景航;杨宜民;李健桢;师凯;;足球机器人无线通信子系统的研究[J];电路与系统学报;2006年01期
8 吕振肃,侯志荣;自适应变异的粒子群优化算法[J];电子学报;2004年03期
9 刘华军;杨静宇;陆建峰;唐振民;赵春霞;成伟明;;移动机器人运动规划研究综述[J];中国工程科学;2006年01期
10 唐平,杨宜民;动态二叉树表示环境的A~*算法及其在足球机器人路径规划中的实现[J];中国工程科学;2002年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 耿兆丰;吴永敢;;基于神经网络算法的路经规划[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张祺;基于视觉的机器人足球比赛系统研究[D];广东工业大学;2003年
2 唐平;多智能体系统冲突消解与智能机器人动态路径规划研究[D];广东工业大学;2002年
3 薛方正;足球机器人对抗策略研究与仿真系统开发[D];东北大学;2005年
4 戴光明;避障路径规划的算法研究[D];华中科技大学;2004年
5 孟宪松;多水下机器人系统合作与协调技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张琴;Lotka-Volterra模型的若干问题[D];吉林大学;2006年
2 朱安风;基于双曲函数的H-Bézier和Ferguson曲线[D];合肥工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张东亮,孙秀云,田新诚,张乃标;基于遗传进化算法的机器人全局路径规划[J];机械与电子;2005年04期
2 王子迎,吴芳芳,檀根甲;生态位理论及其在植物病害研究中的应用前景(综述)[J];安徽农业大学学报(自然科学版);2000年03期
3 高志明,关岩,于洪梅,吴秀红,李井会;人工神经网络在化学中的应用进展[J];鞍山钢铁学院学报;2000年03期
4 孙良旭;刘任平;王丽君;;机器人足球决策软件系统研究与实现[J];鞍山科技大学学报;2005年06期
5 李文增,李坤陶;生物多样性与物种灭绝的换位思考[J];安阳师范学院学报;2004年02期
6 刘军,兰家隆,王兆明;应用神经网络解决连线总长最短的门阵列布局算法[J];半导体学报;1992年08期
7 戴皓,李小坚;机器人足球比赛策略仿真系统的设计与建模[J];北方工业大学学报;2004年01期
8 卢新明;郑时德;;求解路网上车流径路的启发式算法[J];北京交通大学学报;1993年03期
9 赵晖;高自友;;变分不等式的混沌搜索算法[J];北京交通大学学报;2006年06期
10 彭生祥,李凯;多移动机器人编队行进中的行为分解[J];北京服装学院学报(自然科学版);2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王坤坤;尹怡欣;;基于一种改进PSO的移动机器人路径规划[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
2 崔保国;;理解媒介生态——媒介生态学教学与研究的展开[A];全球信息化时代的华人传播研究:力量汇聚与学术创新——2003中国传播学论坛暨CAC/CCA中华传播学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
3 刘晓平;唐益明;郑利平;;复杂系统仿真对复杂系统研究与创新的意义[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 吴章华;王莹;高学东;;具有自适应功能的企业资信分析神经网络系统[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(上卷)[C];2000年
5 Jinwu Gao Mei Lu Uncertainty Theory Laboratory, Department of Mathematical Sciences Tsinghua University, Beijing 100084, China;Fuzzy Quadratic Minimum Spanning Tree Problem[A];第二届不确定系统年会论文集[C];2004年
6 夏少刚;张建华;;运输问题的一种多项式算法[A];中国运筹学会第八届学术交流会论文集[C];2006年
7 林晓鹰;;摩托车自动焊接生产系统仿真[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
8 杨歆;刘晓云;;一种基于单纯形法的混沌优化算法[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
9 王菁华;崔世钢;;多动态随机障碍物机器人实时路径规划研究[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
10 蒋充;王振雷;钱锋;;模糊规则优化方法综述[A];全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化、信息化技术研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘慷;超临界二氧化碳二元体系临界性质的理论研究[D];北京化工大学;2002年
2 高玉芳;沿海缺水灌区地表水地下水联合调配理论及应用研究[D];河海大学;2007年
3 吴娟;大规模定制企业的多项目计划模型与算法研究[D];湖南大学;2007年
4 邹细勇;自主移动机器人的智能导航研究[D];浙江大学;2005年
5 梁协雄;数据库中的知识发现及其应用研究[D];重庆大学;2004年
6 陈华华;视觉导航关键技术研究:立体视觉和路径规划[D];浙江大学;2005年
7 赵天绪;集成电路缺陷分布模型和容错技术研究[D];西安电子科技大学;1999年
8 李涛;实时容错嵌入式小卫星操作系统设计的研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
9 高兴宝;两类典型非线性问题的计算方法研究[D];西安电子科技大学;2000年
10 莫玮;神经网络在自适应均衡中的应用研究[D];西安电子科技大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷大江;基于模糊技术的机器人足球策略研究[D];武汉科技大学;2005年
2 游雪肖;模式算法的研究[D];武汉大学;2005年
3 汪蔚;基于行为的模糊控制在足球机器人仿真系统中的应用[D];中南大学;2005年
4 李双艳;移动机器人动态环境下的路径规划研究[D];中南大学;2005年
5 李奎;集控式足球机器人视觉系统的研究[D];河海大学;2006年
6 冯骏;改进粒子群算法研究及其在网络路由中的应用[D];河海大学;2006年
7 宫强;粒子群优化算法在船舶电站控制中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 薛艳茹;基于嵌入式系统的移动机器人的模糊控制系统设计[D];中国海洋大学;2006年
9 沈晓维;遗传算法在石油工程套管柱优化设计中的应用研究[D];吉林大学;2005年
10 贾东立;基于遗传算法的图像边缘检测研究[D];西南交通大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨兵,战守义,李凤霞,郑福仁;图形硬件加速的实时阴影生成方法[J];北京理工大学学报;2005年07期
2 王辉连;武芳;王宝山;钱海忠;;利用数学形态学提取骨架线的改进算法[J];测绘科学;2006年01期
3 金一丞,尹勇,任鸿翔,谭家万;航海模拟器中的视景系统[J];大连海事大学学报;2001年02期
4 金一丞,尹勇;船舶操纵模拟器三维视景显示模型[J];大连海事大学学报;1996年04期
5 姜学智,李忠华;国内外虚拟现实技术的研究现状[J];辽宁工程技术大学学报;2004年02期
6 苏永云,晏克非,黄翔,朱培康;车辆导航系统的动态最优路径搜索方法研究[J];系统工程;2000年04期
7 顾郁莲,蔡宣平;计算机立体视图绘制技术[J];国防科技;1998年01期
8 阳富民,赵宁,张杰;基于OpenGL的三维窗口裁剪、拾取算法研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年04期
9 林柏纬,潘志庚,杨建,石教英;基于PC架构的高性能CAVE系统[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年06期
10 董士海;人机交互的进展及面临的挑战[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年01期
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1 刘然;基于计算机立体视觉的双目立体成像研究[D];重庆大学;2007年
2 陈大炜;基于场景图系统的虚拟环境生成真实感问题研究[D];华中科技大学;2006年
3 蒋晓悦;光照变化条件下的人脸检测与识别算法研究[D];西北工业大学;2006年
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1 卢惠民;机器人全向视觉系统自定位方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
【二级参考文献】
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1 毛士艺,赵巍;多传感器图像融合技术综述[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
2 梁瑞鑫,郑德玲;基于区间套混沌搜索的混合优化方法[J];北京科技大学学报;2002年03期
3 易晟,樊晓平,罗熊;平面移动机器人最短路径规划的几何算法研究[J];长沙铁道学院学报;2003年01期
4 张春晖,侯祥林,徐心和;足球机器人系统仿真中的数学模型[J];东北大学学报(自然科学版);2001年05期
5 方帅,胡英,徐心和;集控式足球机器人视觉子系统的关键技术[J];东北大学学报(自然科学版);2003年11期
6 杨伟,倪黔东,吴军基;BP神经网络权值初始值与收敛性问题研究[J];电力系统及其自动化学报;2002年01期
7 方成,喻寿益,曹卫华;一种新颖的基于多值化查找表的彩色目标搜索法[J];电脑与信息技术;2002年01期
8 霍春宝,康景利,张健,王燕;基于DSP的足球机器人车体系统[J];电子技术应用;2003年06期
9 吕振肃,侯志荣;自适应变异的粒子群优化算法[J];电子学报;2004年03期
10 晁锐,张科,李言俊;一种基于小波变换的图像融合算法[J];电子学报;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张丽平;粒子群优化算法的理论及实践[D];浙江大学;2005年
2 由光鑫;多水下机器人分布式智能控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 王俊伟;粒子群优化算法的改进及应用[D];东北大学;2006年
4 李晖晖;多传感器图像融合算法研究[D];西北工业大学;2006年
5 莫愿斌;粒子群优化算法的扩展与应用[D];浙江大学;2006年
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1 梁华;移动机器人路径规划与视觉系统基础研究[D];浙江大学;2002年
2 陈伟;多移动机器人协调避碰及编队问题研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 霍迎辉;机器人足球比赛系统中三个子系统的研究与设计[D];广东工业大学;2004年
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1 王华,赵臣,王红宝,瓮松峰;基于快速扫描随机树方法的路径规划器[J];哈尔滨工业大学学报;2004年07期
2 毕慧敏;董海鹰;;改进遗传算法在机器人路径规划中的应用[J];兵工自动化;2006年04期
3 於时才;梁治钢;李海龙;;基于免疫遗传算法的移动机器人路径规划[J];微计算机信息;2008年02期
4 秦硕;朱凡;刘永学;麻忠文;;多UAV协同路径规划研究[J];系统仿真学报;2008年23期
5 谈士力,龚振邦,万德钧;壁面移动机器人随机障碍避碰路径规划研究[J];应用科学学报;1997年03期
6 陈宗海;月球探测器路径规划的基于案例的学习算法研究[J];航空计算技术;2000年02期
7 张宏远,方宗德,傅卫平,王会丽;基于Petri网的AGV路径规划方法[J];组合机床与自动化加工技术;2001年07期
8 周水生,容晓锋,周利华;判断两个凸多面体相交的简单方法[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2002年01期
9 张颖,吴成东,原宝龙;机器人路径规划方法综述[J];控制工程;2003年S1期
10 王仲民,姚立卿,张寒松;基于神经网络的移动机器人路径规划研究[J];天津职业技术师范学院学报;2003年01期
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1 马玉林;闫庆辉;付宜利;;复杂障碍环境下轮式移动操作机路径规划算法[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
2 王学先;霍伟;;移动机器人路径跟踪的临时路径方法[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
3 朱磊;费敏锐;李佳骏;;Fira仿真足球机器人运动路径规划方法研究[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年
4 杨泽青;刘丽冰;谭志洪;刘伟玲;;自适应遗传算法在柔性检测路径规划中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周惠友;郭海英;钟廷修;;液压集成块的虚拟设计[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集[C];2000年
6 段莉琼;崔铁军;雷大伟;;汽车自导航系统中加入道路转向限制的最短路径算法[A];全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C];2003年
7 施麟书;楼东武;;足球机器人智能控制决策系统的优化[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
8 刘杰;闫清东;;基于蚁群算法的移动机器人路径规划技术的研究[A];逻辑学及其应用研究——第四届全国逻辑系统、智能科学与信息科学学术会议论文集[C];2008年
9 黄鹏;杨鹏;黄军雷;刘作军;;几种运动规划策略在机器人足球中的应用[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
10 雷兆明;孙鹤旭;刘作军;林涛;杨鹏;;非完整性约束下移动机器人带虚拟障碍物的路径规划[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 本报实习记者  张研;卫星导航 玩转“五一”[N];计算机世界;2006年
2 成都 苏坛;车载GPS实用选购技巧[N];电子报;2008年
3 四川 苏杭;轻松用好车载GPS小技巧[N];电子报;2008年
4 曹乙帆;6大GPS采购建议 寻觅最佳行车导航方案[N];电子资讯时报;2007年
5 浙江大学 潘志庚李永青;在虚拟世界中体验奥运[N];计算机世界;2007年
6 张晔;首个智能交通项目建成[N];科技日报;2007年
7 李军;中寰导航快易行昨天亮相[N];人民邮电;2004年
8 中国科学院计算技术研究所 申排伟 张林广 张进 方金云;空间计算技术服务智通交通[N];计算机世界;2005年
9 ;征途“双响炮”[N];电脑报;2007年
10 ;“城际通”破解交通难题[N];江苏经济报;2007年
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1 吴宪祥;微型足球机器人位姿辨识与群智能路径规划技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
2 史春雪;海底钴结壳采矿车路径规划主要技术研究[D];中南大学;2011年
3 牛磊;受限环境下基于空间拓扑关系推理的三维路径规划研究[D];武汉大学;2010年
4 辛江慧;探测车自适应障碍识别与路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
5 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 闫飞;面向复杂室外环境的移动机器人三维地图构建与路径规划[D];大连理工大学;2011年
7 曹江丽;水下机器人路径规划问题的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 武心安;未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李雄;飞行危险天气下的航班改航路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 范红;智能机器人路径规划及避障的研究[D];浙江大学;2003年
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1 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 隋玲玲;复杂未知环境下机器人路径规划算法研究[D];复旦大学;2010年
3 王迎春;一种球形月球探测机器人的机构设计与路径规划研究[D];北京邮电大学;2010年
4 谷燕子;移动机器人路径规划技术研究[D];河南科技大学;2011年
5 李科迪;智能汽车宏观路径规划方法研究[D];吉林大学;2011年
6 王鹏;航空旅行路径规划问询系统的研究与实现[D];沈阳工业大学;2003年
7 彭展;基于快速扩展随机树的机器人路径规划算法仿真实验平台研究[D];中南大学;2004年
8 刘敏;融雪剂撒布车辆的路径规划问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 杜峰;某型机器人的路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陈亮;焊接机器人路径规划问题的算法研究[D];武汉科技大学;2010年
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