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足球机器人决策系统开发与应用

陈旺  
【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。


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