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足球机器人功能系统的实验性设计

作　者: 张苓
导　师: 胡咏梅
学　校: 山东大学
专　业: 控制工程
关键词: 实验性设计足球机器人系统分布式多智能体系统功能系统视觉系统决策系统通信系统车体系统实验平台人工智能智能控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

近十几年来，在智能机器人领域出现了一个新的分支即足球机器人。它为基于分布式人工智能理论的多智能体系统协作问题提供了研究平台。研究足球机器人系统的目的在于研究对未来社会有深远意义的多机器人(或多智能体)在复杂动态环境和多重制约下，完成多任务和多目标所需的实时推理和规划技术。在本文的附录中首先简要介绍了机器人的历史和足球机器人的发展，在本文中简要介绍了足球机器人系统组成，并在足球机器人系统框架的基础上介绍了系统的四大功能模块即视觉系统、决策系统、通信系统和机器人车体系统，并叙述了各功能系统的特点。然后转入本文的主题，即对足球机器人各功能系统分别进行实验性设计。在各功能系统实验性设计中，该功能系统即被视为这个功能的整体，并于具体设计中力图体现这个功能整体的不同侧面(即属同一功能的不同结构形式)，于是，所提出的功能系统实验性设计即体现为该功能系统的多视角实验平台，借此以洞察该功能系统的特有功能实现。这就不失为进而研究各型足球机器人系统综合功能的一种有效手段。对本文所进行的各功能系统的实验性设计，如条件允许，则可在实验室据以具体构建足球机器人的各功能系统。就此完成的各功能系统即可作为实验平台供对足球机器人系统研究之用。大学的信息工程专业在开展对多机器人(或多智能体)系统智能控制的教学和研究中，上述实验平台尤为不可缺少的教学和研究手段。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
第一章绪论  7-20
  §1.1 课题的意义  7
  §1.2 多智能体系统概述  7-10
    §1.2.1 智能体系统的组织结构  8-9
    §1.2.2 智能体的体系结构  9-10
    §1.2.3 多智能体系统中的规划  10
  §1.3 足球机器人系统概述  10-13
    §1.3.1 研究足球机器人系统的重大意义  10-11
    §1.3.2 足球机器人系统的特点  11
    §1.3.3 足球机器人系统的功能分析  11-13
  §1.4 小型足球机器人系统剖析  13-18
    §1.4.1 小型足球机器人的控制体系  13-15
    §1.4.2 小型足球机器人的各功能系统  15-18
  §1.5 课题内容  18-20
第二章足球机器人视觉系统实验性设计  20-33
  §2.1 视觉系统的硬件设计  20-26
    §2.1.1 典型设计方案概述  20-23
    §2.1.2 派生设计方案简述  23-26
  §2.2 视觉系统的软件设计  26-31
    §2.2.1 彩色图像中目标的识别  27-29
    §2.2.2 目标的定位  29-31
  §2.3 硬件系统的调试结果  31-32
  §2.4 本章小结  32-33
第三章足球机器人决策系统实验性设计  33-41
  §3.1 决策系统结构框架的重建  33-35
  §3.2 状态空间与动作空间模型的建立  35-37
    §3.2.1 足球机器人问题的特点分析  35
    §3.2.2 状态空间表示  35-37
    §3.2.3 动作空间表示  37
  §3.3 控制策略  37-38
  §3.4 小型足球机器人决策系统的推理过程  38-40
    §3.4.1 状态—策略—角色—动作映射关系规则  38-39
    §3.4.2 决策系统的正向局部推理  39-40
  §3.5 本章小结  40-41
第四章足球机器人通信系统实验性设计  41-52
  §4.1 小型足球机器人通信系统设计  42-46
    §4.1.1 无线通信系统的结构设计  42-44
    §4.1.2 通信协议的制定  44-46
    §4.1.3 系统的测试  46
  §4.2 全自主足球机器人通信系统设计  46-50
    §4.2.1 通信平台的实现  46-47
    §4.2.2 基于C/S(Client/Server：客户/服务器)模式的对话管理的设计  47-48
    §4.2.3 对话协议的设计  48-50
    §4.2.4 系统的测试  50
  §4.3 本章小结  50-52
第五章足球机器人车体系统实验性设计  52-56
  §5.1 车体位姿控制的设计实现  52-54
    §5.1.1 足球机器人的运动分析  53-54
    §5.1.2 直流电动机的PWM调速  54
  §5.2 击球机构的动作实现  54
  §5.3 带球机构的动作实现  54-55
  §5.4 挑球机构的动作实现  55
  §5.5 本章小结  55-56
第六章课题总结与展望  56-58
  §6.1 课题总结  56-57
  §6.2 研究展望  57-58
附录  58-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
学位论文评阅及答辩情况表  67

足球机器人功能系统的实验性设计

内容摘要

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