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机器人足球比赛中的实时智能技术研究

作　者: 刘丽
导　师: 李孝安
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 足球机器人系统机器人足球比赛决策子系统实时智能技术路径规划
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 243次
引　用: 2次
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内容摘要

机器人足球比赛是近年来在国际上迅速开展起来的高技术对抗活动，是体育与高科技结合的产物，是人工智能发展历程中继IBM的“深蓝”战胜人类国际象棋大师之后遇到的又一个里程碑项目。在足球机器人系统中，多个机器人活动在一个实时、噪声以及对抗性的复杂环境下，通过协作、配合完成进球的共同目标。目前，不少研究人员将人工神经网络、进化计算、多智能体方法、专家系统、决策、对策与博弈理论、轨迹规划、模糊逻辑等具有很好实时性的技术应用于机器人足球这个标准平台上，并取得了一定的成果。但是，机器人足球的发展才刚刚起步，很多理论研究还不完善，所采用的算法还有待改进。本论文以足球机器人系统的设计开发为背景，主要针对系统中路径规划问题进行研究，研究行之有效的实时智能技术。在对机器人足球的研究背景、现状介绍的基础上，对足球机器人系统的四个子系统——决策子系统、视觉子系统、无线通讯子系统和机器人小车子系统的组成结构及设计方法进行研究，讨论了小车子系统的结构功能、控制模式和使用方法；对无线通讯子系统的组成结构和常见问题进行分析；详细介绍视觉子系统的工作流程和Mirosot比赛系统的视觉部分的操作方法；综述介绍了几种国际国内常用的决策子系统设计方法。特别的，论文对足球机器人系统的关键组成部分——决策子系统的设计方法进行研究，从足球机器人系统中的实体表示、机器人的动作设计、机器人所承担的角色和整个队伍在比赛中呈现的队形等方面进行了详细地说明讨论，由底向上地阐述了设计决策子系统的一般流程。作为重点，论文对实时智能技术在足球机器人系统中的应用方面进行研究。介绍如何用神经网络进行动作设计、用遗传算法进行避障、用决策树进行决策的快速产生。最后，以路径规划问题为例，提出一系列实时智能的解决方法，并对它们进行仿真分析，寻求最优的实时智能算法，并应用与2003年国内、国际比赛。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章绪论  7-13
  1.1 论文的研究背景  7-9
    1.1.1 机器人足球的诞生  7
    1.1.2 机器人足球的发展  7-9
    1.1.3 中国的机器人足球发展  9
  1.2 论文的研究内容  9-11
    1.2.1 足球机器人系统  10
    1.2.2 实时智能技术  10-11
    1.2.3 实时智能技术在足球机器人系统中的应用  11
  1.3 论文的组织结构  11-13
第二章足球机器人系统  13-23
  2.1 人工智能的目标及其内容  13-14
    2.1.1 何谓人工智能  13
    2.1.2 人工智能的主要研究内容  13-14
  2.2 机器人足球将是人工智能历史上的新的里程碑  14-17
    2.2.1 机器人足球比赛是小平台上的技术战争  14-15
    2.2.2 FIRA和RoboCup  15-17
  2.3 足球机器人系统简介  17-21
    2.3.1 足球机器人系统的体系结构  17-19
    2.3.2 集中视觉的足球机器人系统  19-20
    2.3.3 足球机器人系统的特点和技术  20-21
  2.4 Mirosot机器人足球比赛的规则  21-22
  2.5 小结  22-23
第三章足球机器人系统的总体设计  23-37
  3.0 引言  23-24
  3.1 机器人小车子系统  24-26
    3.1.1 机器人小车的结构与功能  24-25
    3.1.2 小车的速度控制系统  25-26
    3.1.3 车号的设定  26
  3.2 无线通讯子系统  26-28
    3.2.1 功能作用  26-27
    3.2.2 实现  27
    3.2.3 其它问题  27-28
  3.3 视觉子系统  28-32
    3.3.1 视觉子系统的功能特点  28
    3.3.2 视觉子系统的工作流程  28-30
    3.3.3 视觉子系统用户界面  30-32
  3.4 决策子系统  32-36
    3.4.1 决策子系统的任务与特点  32-33
    3.4.2 六步推理模型  33-34
    3.4.3 三层决策推理模型  34-35
    3.4.4 场地分区方法  35-36
  3.5 小结  36-37
第四章决策子系统详细设计  37-48
  4.1 决策子系统详细设计总论  37-38
  4.2 足球机器人系统中的实体表示  38
  4.3 机器人的动作设计  38-45
    4.3.1 动作设计的特点和意义  39
    4.3.2 基本行为  39-40
    4.3.3 基本动作  40-45
  4.4 机器人足球比赛中的角色和队形  45-47
    4.4.1 足球机器人的角色  45-46
    4.4.2 队形  46-47
  4.5 小结  47-48
第五章实时智能技术在机器人足球中的应用  48-55
  5.1 基于神经网络的动作设计方法  48-51
    5.1.1 人工神经网络的基本单元  48-49
    5.1.2 BP网络  49-50
    5.1.3 BP网络用于动作设计  50-51
  5.2 基于遗传算法的机器人避障控制  51-54
    5.2.1 遗传算法原理  51-52
    5.2.2 主要的遗传操作  52-53
    5.2.3 利用遗传算法进行机器人避障控制  53-54
  5.3 基于决策树的实时推理  54
  5.4 小结  54-55
第六章足球机器人的路径规划研究:实例  55-66
  6.1 路径规划问题的描述  55
  6.2 路径规划问题的解决  55-60
    6.2.1 曲线拟合法  55-56
    6.2.2 神经网络和进化计算的方法  56-57
    6.2.3 人工势场的方法  57-58
    6.2.4 虚力场的方法  58-60
  6.3 虚力场法进行路径规划的仿真结果  60-64
  6.4 几种方法的评价比较  64-65
  6.5 小结  65-66
结束语  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-70

机器人足球比赛中的实时智能技术研究

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