機(jī)器人足球比賽決策及實(shí)現(xiàn)

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1、文獻(xiàn)綜述研究課題：機(jī)器人足球決策系統(tǒng)研究組員（班級及學(xué)號）：熊匯韜(3班10)羅運(yùn)真(3班15)趙大帥(2班24)彭晗(2班23)唐昊(2班21)游斌(2班19)楊荃月(2班28)27摘要機(jī)器人足球比賽是近年來在國際上迅速開展起來的國際對抗活動。它是人工智能領(lǐng)域與機(jī)器人研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究課程，是一個極富挑戰(zhàn)性的研究項目。機(jī)器人足球比賽對研究多智能體的合作與競爭理論具有重要的實(shí)踐與指導(dǎo)意義。而在機(jī)器人足球比賽中,決策系統(tǒng)根據(jù)視覺系統(tǒng)提供的機(jī)器人位姿和足球位置信息,進(jìn)行快速準(zhǔn)確的決策,是取得勝利的關(guān)鍵。本文以機(jī)器人系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)決策子系統(tǒng)的開發(fā)為背景，主要介紹ROBOCUP（機(jī)器人足球世

2、界杯比賽）機(jī)器人足球賽仿真技術(shù)，關(guān)于機(jī)器人的基本動作、路徑規(guī)劃、決策能力的研究，研究行之有效的決策推理方法。對目前決策系統(tǒng)問題主要是實(shí)時性、準(zhǔn)確性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性。針對上述問題,開發(fā)了面向RoboCup小型組機(jī)器人足球比賽的決策系統(tǒng),重點(diǎn)解決了算法設(shè)計與系統(tǒng)特性之間的矛盾。關(guān)鍵詞:機(jī)器人足球;可視化編程;算法；決策；27目錄一.介紹：4二.系統(tǒng)分級61.視覺子系統(tǒng)：72.決策子系統(tǒng)：83.通訊子系統(tǒng)：9決策六步經(jīng)典方法推理模型9三.系統(tǒng)核心------決策模塊101.機(jī)器人足球比賽系統(tǒng)決策子系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)：102.產(chǎn)生式推理模型：103.決策編程的可視化114.決策系統(tǒng)各模塊分析13預(yù)

3、處理模塊13態(tài)勢分析與策略選擇模塊13隊型確定與角色分配模塊13目標(biāo)位置確定模塊14運(yùn)動軌跡規(guī)劃模塊14動作選擇模塊145.決策系統(tǒng)各模塊設(shè)計14輸入信息預(yù)處理模塊14態(tài)勢分析與策略選擇模塊15隊型確定與角色分配模塊16目標(biāo)位置確定模塊17運(yùn)動軌跡規(guī)劃模塊17動作選擇模塊18四．決策層中KICK的智能算法201.基于倒腳踢球策略的模糊邏輯算法202.基于多次踢球策略的遺傳算法21五．機(jī)器人路徑規(guī)劃典型方法221.柵格法：222.人工勢場法：23六．論述25七．總結(jié)：25參考文獻(xiàn)2627一.介紹：近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分布式人工智能（DistributedArtificialIn

4、telligence,DAI）已經(jīng)成為人工智能領(lǐng)域的重要研究方向之一。分布式人工智能一般分為分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)（multi-agentsystem,簡稱MAS）。其中，多Agent系統(tǒng)是分布式人工智能的一個重要領(lǐng)域。1.Agent:2.MAS:如上圖，通常足球機(jī)器人系統(tǒng)可以劃分為機(jī)器人本體子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)四個部分,通過計算機(jī)視覺子系統(tǒng)閉環(huán)而構(gòu)成智能決策和控制系統(tǒng)。視覺子系統(tǒng)負(fù)責(zé)識別球和機(jī)器人,得到現(xiàn)場信息;通信子系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳送現(xiàn)場獲得的信息和發(fā)送機(jī)器人車體的運(yùn)動指令;機(jī)器人車體系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收指令并驅(qū)動機(jī)器人車體運(yùn)動;決策子系統(tǒng)則根據(jù)現(xiàn)場信息推理計算從

5、而得到機(jī)器人運(yùn)動控制指令，由決策子系統(tǒng)組織機(jī)器人協(xié)作,做出適當(dāng)?shù)膽?zhàn)術(shù)配合,27是取得勝利的關(guān)鍵。足球機(jī)器人主要需要完成的基本行為有：原地旋轉(zhuǎn)，直線運(yùn)動，曲線運(yùn)動?；緞幼饔校号芪缓娃D(zhuǎn)角、截球、踢球、射門、守門。當(dāng)然,仿真平臺除了要提供和智能體相關(guān)這兩類接口外,還需要充當(dāng)裁判功能,還必須提供相應(yīng)的接口和監(jiān)視器連接,以支持對比賽場地及場上所有參賽者的虛擬。另外,為了能夠更好的提供離線訓(xùn)練和在線學(xué)習(xí)的功能,仿真平臺還提供了教練接口(包括在線教練和離線教練)。一個完整的仿真比賽以CS/方式進(jìn)行,如下圖2一2所示。2727二.系統(tǒng)分級1.視覺子系統(tǒng)：實(shí)時采集足球場地圖像，實(shí)時處理并辨識這些圖像，

6、獲取場上己方隊員，對方隊員及足球位置信息傳給決策系統(tǒng)。272.決策子系統(tǒng)：根據(jù)感知子系統(tǒng)獲得場上各類信息，利用智能體協(xié)作及對策理論，做出本組機(jī)器人行動決策，控制個機(jī)器人行為。機(jī)器人決策系統(tǒng)中，推理模型占有重要地位，為足球機(jī)器人決策系統(tǒng)設(shè)計提供整體思路指導(dǎo)。273.通訊子系統(tǒng)：完成小車子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、感知子系統(tǒng)間的信息交換。決策六步經(jīng)典方法推理模型第一步：場上信息預(yù)處理。第二步：攻守姿態(tài)分析和策略選擇。第三步：機(jī)器人的陣型確定和角色分配。第四步：目標(biāo)位置確定和動作選擇。第五步：機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃。第六步：機(jī)器人左右輪速確定。27三.系統(tǒng)核心------決策模塊1.機(jī)器人足球比賽系統(tǒng)決

7、策子系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)：機(jī)器人足球控制決策系統(tǒng)中普遍采用了分層控制的結(jié)構(gòu)[6]。東北大學(xué)提出由信息預(yù)處理、態(tài)勢分析和策略選擇、隊形確定、角色分配、目標(biāo)位姿確定和左右輪速確定等六個步驟組成的決策推理系統(tǒng),并運(yùn)用到足球機(jī)器人決策系統(tǒng)設(shè)計中;中南大學(xué)提出過由協(xié)調(diào)層、運(yùn)動規(guī)劃層和動作層組成的三層決策模型[7]。圖1是Mirosot機(jī)器人足球比賽決策子系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場信息是視覺子系統(tǒng)對現(xiàn)場某周期信息識別的結(jié)果,包括球與雙方隊員的位姿等信息。推理模塊是根據(jù)