足球机器人体系结构研究及决策程序开发

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一碰撞群链表法，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。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1研究动机

1.2研究现状与问题综述

1.3机器人足球运动发展的特点

1.4经典机器人足球项目

1.5足球机器人策略问题概述

1.6本文的研究主线

1.7论文创新点

2足球机器人体系结构研究

2.1智能机器人体系结构概述

2.2智能机器人个体的体系结构分类

2.3机器人体系结构的最新观点

2.4现行控制体系结构存在的问题

2.5结论

3足球机器人策略系统设计

3.1多机器人的群体体系结构

3.2足球机器人策略系统研究现状

3.3现行策略系统的共同特点

3.4引入分布式局部控制的集中式策略系统

3.5结论

4角色变换与协调问题研究

4.1多机器人角色协调分配问题概述

4.2多机器人角色协调分配研究现状

4.3多机器人角色协调分配要点

4.4结论

5实体模型研究

5.1足球机器人的运动学和动力学模型

5.2不打滑前提

5.3运动学模型

5.4动力学模型

5.5足球机器人碰撞模型研究

5.6结论

6结论与展望

参考文献

作者在读期间科研成果简介

致谢