足球机器人的决策子系统研究及其matlab仿真-精品

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1、第IV页摘要足球机器人是当前机器人研究中的一个热点，涉及机器人学、人工智能、智能控制、计算机视觉等多个领域。足球机器人系统作为一个典型的多智能体协作系统，为机器人学、多智能体系统理论研究和技术应用提供了一个理想的实验平台。本文以MiroSot机器人足球比赛为背景,以集控式微型足球机器人为研究对象,在分析了足球机器人系统的结构后，重点研究其智能实现的关键部分—决策子系统。对足球机器人策略库的设计、机器人的路径规划、轮式机器人的运动控制等问题进行研究。首先，本文介绍了足球机器人目前的发展状况，以及足球机器人系统的组成，然后针对足球机器人问题的特点，对传统的决策系统的设计

2、思想进行了研究，分析了常用的决策模型的优缺点，提出采用一种自上而下的分层递阶策略模型。接着在文中建立了差动轮式足球机器人的运动学和动力学模型，并给出了一种基于栅格建模的遗传算法路径规划与模糊PID运动控制方法。随后讨论了决策系统中策略知识库的组成,研究了策略知识库中策略的设计方法，采用以球为中心的区域控制法，设计了足球机器人进攻策略与防守策略等。最后进行了系统仿真实验,并总结了全文、提出了进一步研究的方向。关键词：足球机器人；决策系统；路径规划；运动控制；模糊PID；遗传算法第IV页目录摘要IABSTRACTII目录III第一章绪论11.1引言11.2机器人足球的发

3、展现状11.2.1国外的研究现状11.2.2国内的研究现状21.3足球机器人研究的目的与意义21.3.1研究决策子系统的意义31.3.2决策系统相关问题研究现状41.4本论文的研究工作41.4.2论文主要内容5第二章足球机器人系统概述62.1足球机器人系统的分类62.2微型（MiroSot）机器人足球比赛系统的简介82.2.1视觉系统92.2.2决策子系统102.2.3无线通信子系统112.2.4机器人子系统122.3本章小结13第三章　微型足球机器人决策子系统分析与设计143.1决策子系统分析143.1.1决策子系统的任务143.1.2决策子系统的特点163.2决

4、策子系统的体系结构173.2.1决策子系统模型173.2.2自上而下的分层递阶决策推理模型18第IV页3.3足球机器人动作设计223.3.1足球机器人动作设计的目的223.3.2足球机器人动作的特点分析223.4小结28第四章足球机器人的运动控制和路径规划294.1足球机器人的运动学和动力学模型294.1.1坐标系的建立294.1.2运动学模型294.1.3动力学模型304.2基于模糊PID的足球机器人运动控制324.2.1控制系统设计334.2.2PID控制器设计334.2.3模糊控制器的设计344.2.3.1模糊控制器的基本原理344.2.3.2模糊控制器I的设

5、计354.2.2.3模糊控制器II的设计404.2.3控制算法流程图414.2.4用MATLAB设计FIS及仿真424.3基于遗传算法的机器人路径规划444.3.1遗传算法简介444.3.2利用遗传算法进行路径规划454.3.2.1规划空间的栅格法建模454.3.2.2路径规划方法464.3.3仿真研究494.3.3结论494.4小结50第五章策略知识库的设计515.1引言515.2策略知识库的组成515.3机器人足球比赛中的策略525.3.1基本比赛策略的设计525.3.2球队队形的选择52第IV页5.3.3角色分配与转换595.3.4基本比赛策略605.4策略库

6、的几种高层策略方案625.5小结63第六章仿真结果与分析646.1概述646.2仿真环境和内容646.3仿真试验结果656.3.1基于遗传算法的机器人路径规划仿真656.3.2足球机器人基本比赛策略的仿真656.4小结67回顾与展望68攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得科研成果69参考文献70致谢74附录75第81页第一章绪论1.1引言机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的一项高新技术，它己在众多的科学领域与工业部门中得到应用，并显示出强大的生命力。机器人技术是一门综合性学科，它综合了多种基础学科、技术学科及新兴科技领域的多方面知识，突出地体现了当代科学技术发展

7、的高度分化而又高度综合这一特点。近年来，有关多智能体系统(Multi-AgentSystem)的研究，已经成为人工智能领域的重要研究方向之一，足球机器人系统作为多智能体的典型问题，是当今国际上人工智能的研究热点[1][2]。在人工智能领域，多智能体系统是指包含两个或以上的机器人以合作的方式完成给定任务的系统。而机器人足球赛既是人工智能一个很好的研究模型，又是体现多个机器人合作的范例，因此它的兴起便倍受关注。1.2机器人足球的发展现状1.2.1国外的研究现状机器人足球是由加拿大大不列颠哥伦比亚大学教授AlanMackworth在1992年的一次国际人工智能会议首次