基于MSRS 5vs5仿真足球机器人决策系统的研究

摘要

足球机器人是一个新的研究课题，涉及人工智能、机器人学以及智能控制等多个领域，已成为目前研究热点之一。由于实体机器人足球比赛环境条件要求高，硬件设备也相当昂贵，故无法普及应用研究，而仿真机器人足球比赛所需设备简单，单纯从软件平台模拟，又包含了实体比赛的主要技术，所以足球机器人仿真比赛已成为足球机器人研究领域的一个重要分支。足球机器人比赛的指挥中心即决策子系统，决策子系统的适应性与优越性直接影响机器人足球比赛的结果。本课题就是对仿真足球机器人决策子系统的研究。
　　 本文首先通过对典型决策系统的分析，指出其应用于仿真足球机器人比赛中所存在的缺陷，根据决策子系统的特点和典型决策的不足之处，本文构建了一个基于映射式的决策系统框架，采用了符合机器人逻辑控制结构的三层决策系统，即组织层、协调层、执行层，并以此展开。组织层是决策子系统的主导思想，主要完成从状态空间到角色空间的转换，实现态势分析、阵型确定和角色分配，在此层本文运用粒子群优化算法进行有效的角色分配；协调层是组织层与执行层之间的接口，主要完成从角色空间到动作空间的转换，实现机器人的路径规划与动态避障，在此层本文运用结合虚拟水流思想的人工势场法进行有效的路径规划；执行层是递阶分层控制的最底层，主要完成各基本动作的设计实现与左右轮速的控制。接着，本文介绍了一些新的技术动作，并提出了一种在本策略中应用较多的射门方法—快速射门法。最后，应用本策略进行相关实验研究，记录了本策略关键部分实验的实验数据，以及与其他算法应用进行实验比较，并记录了相关的实验数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3足球机器人研究的目的与意义

1.4本文研究的主要内容

第二章 MSRS 5vs5足球机器人仿真比赛平台简介

2.1微型机器人足球系统

2.1.1视觉子系统

2.1.2通信子系统

2.1.3小车(机器人)子系统

2.1.4总控子系统

2.2足球机器人仿真平台

2.2.1微软轮式仿真平台的研发背景

2.2.2仿真平台与实体系统的比较

2.2.3微软轮式仿真平台的结构

2.2.4球场模型

2.3足球机器人比赛规则简介

2.3.1基本原理

2.3.2比赛时间

2.3.3记分方法

2.3.4点球PK(penalty kick)

2.3.5门球GK(goal kick)

2.3.6争球FB(free ball)

2.4本章小结

第三章 典型决策系统分析及改进

3.1典型决策系统分析

3.1.1六步推理

3.1.2三层决策

3.2本文决策系统的改进

3.2.1状态空间到阵型空间

3.2.2阵型空间到角色空间

3.2.3角色空间到动作空间

3.3本章小结

第四章 仿真足球机器人决策系统研究

4.1组织层策略研究

4.1.1态势分析与赛场分区

4.1.2阵型确定

4.1.3粒子群优化算法的角色分配应用

4.2协调层策略研究

4.2.1人工势场法

4.2.2虚拟水流法

4.3执行层策略研究

4.3.1足球机器人的运动学模型

4.3.2动作设计与实现

4.4本章小结

第五章 实验及结果分析

5.1实验测试

5.1.1射门实验

5.1.2点球实验

5.2算法应用比较

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

附录(攻读学位期间发表论文目录)