学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

RoboCup小型组足球机器人路径规划的研究

作　者: 胡玲
导　师: 廖家平
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 足球机器人算法路径规划快速扫描随机树
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 85次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着科技的发展和社会的进步,越来越多新兴的比赛项目引起了人们的兴趣,机器人足球比赛就是其中之一。足球机器人比赛的环境是时刻变动而且复杂的,是一个比较常见的多智能体系统,这个实验平台的建立为人工智能领域的研究和发展创造了非常良好的条件,成为了研究的热点,有着非常广泛的应用前景。在足球比赛中,比赛的胜负与机器人进球的个数是紧密联系的,因此,决策部分在整个比赛中占有相当重要的地位。而路径规划是决策部分的核心,也是一个很具挑战性的课题,本课题主要研究的就是路径规划的方法及其实现。路径规划的方法有很多种,较常见的有栅格法,遗传算法,人工势场法,神经网络算法等,这些方法都各有其优点和缺点,在实时和动态的环境中难以达到预期的要求,需要进一步地完善和优化。本论文重点是以RoboCup小型组足球机器人比赛为研究对象,针对其中最核心的决策子系统及其路径规划方法进行了深入的研究,并寻找出一种极为有效的路线来实现足球机器人的动作。本文的具体内容包括以下几个方面：首先,对足球机器人比赛的概况作了细致描述,分析了路径规划问题在整个系统中的重要性,详细论述了足球机器人的研究背景及研究现状,并总结了本论文的目的和意义。其次,对四个子系统即视觉子系统、决策子系统、无线通讯子系统和机器人小车子系统的结构进行了讨论,阐述了各个组成部分在整个系统所处的位置和作用,重点对决策子系统进行了深入讨论。接着分析了几个传统的足球机器人路径规划方法,并对各种方法的优缺点作了比较。最后,通过对机器人小车模型的研究,针对选择最优路径的问题,本文提出了一种基于快速扫描随机树的方法(RRTs)对小车进行路径规划,并通过仿真软件和实物验证了本算法的可行性与有效性。本文所采用的路径规划算法作为小型组足球机器人球队Botnia参加了2009年RoboCup中国公开赛,并在比赛中取得了较好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-17
  1.1 本文研究背景  8-13
    1.1.1 足球机器人概述  8-11
    1.1.2 足球机器人路径规划概述  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-14
    1.2.1 足球机器人的研究现状  13
    1.2.2 小型组机器人路径规划的研究现状  13-14
  1.3 研究目的和意义  14-15
  1.4 本论文的内容及结构  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章 ROBOCUP小型组足球机器人系统结构  17-29
  2.1 视觉子系统  18-20
  2.2 决策子系统  20-25
    2.2.1 决策子系统的构成  22-23
    2.2.2 决策模块的分层结构模型  23-25
  2.3 无线通讯子系统  25-27
  2.4 机器人小车子系统  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章足球机器人路径规划方法  29-40
  3.1 栅格法  29-30
    3.1.1 栅格法的原理  29
    3.1.2 使用栅格法进行路径规划  29-30
    3.1.3 对栅格法的评价  30
  3.2 遗传算法  30-33
    3.2.1 遗传算法特点  30-31
    3.2.2 遗传算法的框图  31-33
    3.2.3 对遗传算法的评价  33
  3.3 人工势场法  33-36
    3.3.1 传统的人工势场法  33-34
    3.3.2 足球机器人势场函数建模  34-35
    3.3.3 对人工势场法的评价  35-36
  3.4 神经网络算法  36-38
    3.4.1 神经网络原理  36-37
    3.4.2 神经元和神经网络的结构  37-38
    3.4.3 对神经网络的评价  38
  3.5 本章小结  38-40
第4章基于快速随机扩展树的路径规划算法  40-51
  4.1 机器人小车子系统的运动模型  40-42
  4.2 足球机器人的基本动作  42-44
    4.2.1 速度的控制函数  42
    4.2.2 移动函数  42-43
    4.2.3 旋转函数  43-44
    4.2.4 停止函数  44
  4.3 随机运动规划方法  44-48
    4.3.1 概率路标法(Probabilistic Roadmap Method,PRM)  44-45
    4.3.2 快速扫描随机树法(Rapidly Exploring Random Trees,RRTs)  45-48
  4.4 软件设计与实现  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章结论与展望  51-53
  5.1 研究总结  51
  5.2 工作展望  51-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
附录  57

RoboCup小型组足球机器人路径规划的研究

内容摘要

全文目录

相似论文