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机器人足球比赛中的动态路径规划研究与系统软件设计

刘雪飘  
【摘要】:足球机器人比赛是多智能体系统研究的一个新的标准问题。开发这样的一个软件系统对于足球机器人的理论研究和模型测试有重要的意义。本文以足球机器人系统为研究背景,主要对该系统软件设计和路径规划进行研究。 首先,介绍面向对象的一些设计原则。这些设计原则告诉我们如何通过很小的设计改变就可以应对设计需求的变化,而在软件开发过程中需求的变化是不可避免的。 其次,分析了在足球机器人系统软件中运用到的一些设计模式。这些设计模式使我们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构,帮助我们做出有利于系统复用的选择,避免设计损害了系统复用性。 再次,采用统一建模语言UML来建模足球机器人系统,用UML开发出足球机器人系统在不同开发阶段的用例图、状态图、类图和顺序图等,可以从全局把握系统的概貌及其各部分之间的关系。 最后,针对足球机器人系统的路径规划需求,提出了一种基于统计预测的路径规划方法。该方法考虑到障碍物的速度大小和方向的不确定性,机器人在运动过程中,根据得到的环境信息在机器视觉范围内建立预测窗口和避障窗口,在预测窗口内,机器人根据障碍物的信息建立障碍物的预测区域,在避障窗口内,机器人根据自身的位置与障碍物的预测区域,分别调用切线法或滚动窗口法进行路径规划。实验与应用研究结果表明:该方法能适应足球机器人比赛的实时性和动态性,在实际比赛中取得较好的效果。


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