机器人足球仿真比赛中多智能体系统的构建

摘要

通过提供一个标准的实验测试平台,促进多智能体系统在实时对抗环境下决策与合作问题的研究,机器人足球仿真比赛成为了当前智能机器人领域的一个研究热点.该文首先介绍了多智能体系统,并回顾了机器人足球世界杯赛事,随后切入该文正题:研究机器人足球仿真比赛中多智能体系统的构建,即设计并实现一支机器人足球仿真比赛队伍ZJUBase.该文的研究主要建立在UvA Trilearn的基础上,除了对UvA研究结果的诸多改善外,还在以下三个方面做出了原创性研究,并在2003年的世界杯、全国赛这两次重大赛事中得到检验.●应用了混合型的智能体体系结构,将智能体架构分为建模模块、通讯模块、动作模块、知识库模块、规划决策模块和反应模块,从而分解了整个智能体的设计难度.特别是对反应模块的研究,让智能体作出快速反应,确保世界模型的最新匹配以得出更合适的动作,并根据实际的网络状态、计算机运算速度共同调整参数.●利用在线教练实现异构智能体的选择和辨识.在研究异构智能体所有参数的基础上,提炼出了最为本质的几个指标,并给出了智能体的选择和分配框架,同时完成了异构智能体的在线辨识功能.●在异构智能体的前提下重新完成了智能体间配合和对抗中典型动作的精炼.意识到对截球问题不同的精度和计算量要求,通过对简化截球问题的对比研究,分别实现了满足不同需求的截球分析算法.抓住了传球的本质属性,借助快速截球分析算法基本实现了传球速度无遗漏无重复的搜索,覆盖了整个解空间,并且以强化学习在线调整传球路线的选择优先级.认识到控球者相对非控球者的领先一步优势,通过对足球相关随机量的分析,借助精确截球分析算法综合出决定射门的两个特性,极大提高了射门的适应性和准确性.

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

1.1多智能体系统

1.1.1智能体的概念

1.1.2智能体的认知模型

1.1.3智能体的体系结构

1.1.4多智能体系统及其应用

1.2机器人足球世界杯

1.2.1机器人足球赛的长期目标与短期目的

1.2.2机器人足球世界杯的项目分类

1.2.3机器人足球比赛与多智能体系统

1.3本文组织

1.4小结

第二章机器人足球仿真平台和MAS

2.1机器人足球仿真平台

2.1.1仿真比赛环境

2.1.2仿真平台运动模型

2.1.3仿真平台感知接口

2.1.4仿真平台动作接口

2.1.5仿真平台时序

2.1.6仿真平台中异构智能体介绍

2.1.7仿真平台特点小结

2.2机器人足球赛的MAS

2.2.1 CMU

2.2.2 FC Portugal

2.2.3 Karlsruhe Brainstromers

2.2.4 UvA Trilearn

2.2.5 TsinghuAeolus

2.2.6其他队伍：AT Humboldt WrightEagle Everest YowAI

2.3小结

第三章多智能体系统架构

3.1团队整体策略

3.1.1角色和阵型

3.1.2局部通讯模型

3.2智能体体系结构

3.2.1建模

3.2.2通讯

3.2.3动作

3.2.4知识库

3.2.5规划决策

3.2.6 反应

3.3智能体的程序实现

3.4小结

第四章异构智能体的选择和辨识

4.1在线教练设计

4.2异构智能体简介

4.3异构智能体选择

4.3.1指标提炼

4.3.2指标归一化

4.3.3分配算法

4.4异构智能体辨识

4.5小结

第五章智能体间的配合与对抗

5.1底层动作——截球

5.1.1问题描述

5.1.2数值计算方法及简化

5.1.4其他底层动作

5.2智能体间的配合——传球

5.2.1传球路线的搜索

5.2.2传球路线的决策

5.2.3更多的配合

5.3智能体间的对抗——射门

5.3.1领先一步模型

5.3.2射门成功率的分析

5.3.3射门动作的测试

5.3.4其他对抗动作

5.4小结

第六章结论与展望

6.1ZJUBase参赛成绩

6.2 ZJUBase主要特点

6.2 ZJUBase发展方向

6.3小结

参考文献

附录