足球机器人智能决策系统设计实现推荐

1、木文由liuchontc贡献pdf文档可能在wap端浏览体验不佳。建议您优先选择txt,或下载源文件到木机杳看。 维普资讯 第17卷第4期北京机械工业学院学报j u 0moe1n tue0ci e yf in i s i tf ma h n rb j gtv 0 .7 no.1 14d e0 2c 202 0 02年12月文章编号：08 -1 5(0201 0 68 20 )40 40o 04足球机器人智台匕 卩匕决策系统设计实现南建辉,贾永乐（京机械工业学院北计算机及自刃ij化系.北京1 o 8 )o o5摘要:球机器人系统为人工智能特别是多智能体的研究提供了一 个标足准的试验平台。系统的核

2、心是“ ”决策系统；分层递阶决策的 基fill；上，取模块 脑即在采化设计；细介绍了决策系统各个模块包括视觉模块、策模块和控 制模块等，提详决并出了一系列新的实现方法。关键词：球机器人；能决策；块 足儕模文献标识码:a中图分类号:p 1 t 8机器人足球比赛兴起于9 0年代。是自动化及机器人领域授具 有前瞻性的研究之一。足 它球机器人系统是一个典型的多智能体系统和分布式人工智能 系统，及机器人学、算机视觉 涉计和模式识别、智能体系统、工 神经网络等领域。而且它为人工智能理论研究及多种技术的多 人集成应用提供了良好的实验平台【1。1 2山于上述特征。足球机器人研究受到国内外广泛关注。目前比较有影

3、响的足球机器 人比赛组织冇ro u （器人足球世界杯）f r a （ c c a i n o n c t n 1 b t o c r s ip 机 mc 和 ifdrt f tmai a roo seeo i o as c t n o o i i ）分別由日本和韩国的学者发起。r b c p的比赛。 a o o o u目前分为4纟r ：真组、10、仿f 8组f 0 0组和有腿s 2 0 on y机器人组 3。近年来，于足球机器人的研究在国内发展较快，其是f i关尤 r a组的m i s t器人组；r o机o而roo p组只是从2 0 b c u 0 0年以來才开始普及，进行的一只冇b c p实

4、际机器人组的 分层 过程 统开般都是仿真组的比赛关r o o u比赛2 0 0 2年才开始在上海进行了第一次比赛。 木文阶控制系统基础上。新对决策进行分层；且在具体实 实 1的重并现了程序模块化的难度。增降1足球机器人系统结构足球机器人系统是一个相当p的f 8 10组足球机器人系统。般可分为4部分。加了系统的可靠性。低了复杂的控制系统。b c u r o o智能决策系统、线通讯系统和机器o ?如从控制的角度看（图1。统可以看作整个系统的输入图1足球机器人系统收稿 h期：0 2 12 0 01觉系统、一视人无小车系统?引.图1所o山西运城人北京机搬工业学院计算机能控制在自动化中的应用方面的研究。

5、维普资讯 第南4机4期建辉等：1器人是整器人系统的控 的决定因素。2猶能决策2 1智能决个系制器系统 策控制0作者简介：建辉（9 8）男。南1 自动化系硕士研究生。主要从事能决策系设计实现足能决策控制系统就是足球行机构”以 执；可看.11决策部分是控制系统结构.如图2所示，能决策控制智系统可分成3部分，觉模块，视决 策模块和控制模块，控制模块 乂可以分为路径规划模块和无线 通讯模块。 视觉模块从视 系统中得到图2智能决策控制系统结构图原始数据，括两队机器人和球的位置坐标，向角，度以及各种 态数据等；始数据经过包朝速原卡尔曼滤波之后，线性预测法预测下一步机器人、的位置，度 ;波后的数据和预测的

6、用球速滤数据作为决策模块的输 分析这些数据，断场上状态，而决定各个机器人的动作、 进目标点及速度等。路径规划模块根据决策系统做出的判断，各个机器人的期望速规计后由无线通讯模块通过通讯系统传递给场上机器 觉模块.由于足球机器人系统实时性要求较高，求 达到每秒2要5帧以上。別是由特于比赛场地灯，算2识匀器度，2视速度,以误辨识和噪声不口j避免。例如.于误辨识引起辨识出來的机 所由人的数据发主位證跳变等。 为了更好地控制机器人，用扩展kama 一 u y滤波法?进行滤波，1 n b u y滤波采1 n b c kama c法如下。问题可以归结为：已知观测向量z ,2，八求 i均方意义下的最优估计，1

7、 z , z,的系统方程和观测向量的观测方程 式可以表示为：x = kt ,u，j）八t 八1”（）1八/s/八、入/s/k（，丿 = （z是第k步时的观测值，八是k步时的输入，和 是期望为0的 高斯口噪声，协方差 八"叫其分别为q和ro在下而的讨论中二 表示 的状态估计值。扩展k a n b c 1 一 u y滤波法具体操 ma 作起来分为两步进行：2 2 1根据系统动态模空更新状态估计值及其协方差 .f = f（一，八 0八1“，）（）2p 八=a k 八 1 p 一a 1 + 八和是第k步厂（）于 o ?关k 八=p f （八+k k2 2把实q八11状态估计及噪声p八二是八的

8、协方差， 序列叫的雅可比行列2p是）1 h h h t （八，）0）际系统的观测值复合到状p-（）3态估计中=（一 k d / ） k 1 ' k p f - 第步h （）于状态观测和噪声序列的雅可比行列式。？关维普资讯 http:/www. cqvip. com4北第通2京机械工业学院学报17卷过设置不同的状态变量。以分别用球的数据分别进 预测法预测下一等。2 3决策模块层和运动规划层行滤波 可估计。数据 帧机器人和球的位置决策模块完成文献 的任务。决策模块根）取不同的 控比采模式。攻模式还述公式对冇关 行滤波后。单 息和速度信息机器人 地用简层结构决策 据场上形势（球 是防守模式。

9、且根据式采取不同的阵形。后动态分配角色。然前锋、卫、门员分别采取不同的控制策 后守 略。通用的机器人控制流程图可以简单描 述如图3所示。 2 4控制模块 .图3机器人选择动作流程图控制模块包括2个了模块。径规划和无线通讯。路径规划根据 决策模块的输出。划机路规器人动作的路径。无线通讯模块在路径规划完毕后。每个机器 人的期望速度通过无线通讯将系统传给场上机器人。 2 4 1路径规划模块路径规划模块属于基木动作层的内容【o全的路径规划控制【图4所示。径规划 完？ 1如路器根据视觉模块的预测数据以及决策模块提供的期望的位置和 速度。机器人的路径进行规对划。图4()a1=1标为(.z ' y。

10、）的路径规划图o（）虑避障时的调整。时；b考已知初始位置(0y o ) z o 0以及冃标位置（。y。据下列公式计算2个机器人。，）可轮了速度o0 m (.n ()+i 口 a 号)n to o根a = 一(,)c s fr = (o 2 a s n c s：)s 2 g ( o z/ 。i a * s na ) x n g (i )n 1( r=z )()4（+ r 是机器z ）人到目标点（，）z。 yo的方向。是机器人的方向。是期望的速度，是到目 d维普资讯 http:/www. cqvip. com第4期南建辉等：球机器人智能决策系统设计实现足43标点、的距离,c是清除参数，和r是控制机

11、器人运动方向的中间变量，机器人绕到t当时这个参数保持机器人到冃标点的距离为c见图4a。，（）当规划的路径丽血有障碍物时，应该考虑避障:障算法集成在运动控制中,避通过基于路径上突然出现的障碍物来调整目标的方向。这种调节如图（） 示。b所如果口标的方向太靠近障碍物。方向的调节是通过预置的障碍物的清除参数的切 线。由于运动控制算法是连续运行，障分析一直不断地重新规划无障路径。避2 4 2无线通讯模块 过p的10 串口述是并 在所用操作人速度通 就是选择 我 现 程序,加块主要的任务是把期望 电发射 c /板。最主要 f几个原因，们选择了串.无线通讯模口传送给无线口通讯，于以系统是w i 2 0 ,果

12、用并口，须写相应的机的问口 ：的驱了开发的难度。n 0 0如必增 串口开发起來比并口更器 题 基 动 容易，单直接。可以直接使用系统提供的a简p i函数，可以使用 也些由别人免费提供的串口类【。7】至于通讯速率，c机提供的串口速率完全可以满足足球机器 人系统的实吋性要求。p3总结多智能体的研究是现在人工智能科学研究的一个热点，r o c p组 织虽然没有明确提出 o b u在f 8 i 0组必须采用分布式控 制，为了更好地研究多智能体，用集中视觉分布式控制也就 但 采成了趋势所在，原本驻留在主机上的决策系统下载到车载单片机中。这就对机器人小车的即软硬件配置提岀了更if；j的要求，是我们正在研究

13、的方向。也参考文献：m a u 1 v c o o 1 nc a 1 s , m i a 1 bw 1 go ic1c e o i ,s r a h m, e a . cu n t d 一 9 : r o o u hn nt 1mi e 8 b c p 98s 1 r b t w o 1 h m p o emm a 1 o orc a in t aj .ai g z n , 002()2 da i e 2 0 .11:9 ：3 m a 6陈鑫，2吴敏，车迅.球机器人决策子系统设计与分析】计算技术少自动化。足j20 ,0( )4 5 .012 3：8 2r b c p r e u a i nad

14、 rue b 0 lht :/ 30u . g 1 on1 e / ot s .t / w w w .0c p0 gr g 1tn/ t o p r b u . r / cu a i s 4 h m 1 o018 .9 9a n r a r a f e o d , eio , f n a n rw 0 t1 b gr dthon is 1 l a u4 def 1l e nwo h .o fd eea . ie : e c r el m a 1e g e a 1 j marot seea . ib c u o bo c rt c m.n r0 0p一 98 ： r o oo c r w o 1

15、p m o p i g r v e a2 0btseerd c us r n ed g .00 .w e h g, i oan r d c io t e ka m a1e , t951bspg.nl tut n t h1 n f 1r r5 1d 1ru n v r if c h o o t 4, i e s y otno tr 1 n r h c a 'o i a , n c, usao200 1 .6b e t b o n n , m ia 1 b w 1 g m a u 1v es . ir bb1 y f 1 r g frre cigr i r w i gc eo i on e

16、a 10mp oa iti c i0jthnotncnf ；a ss t e .i0edns 002i1epo i vsnpr cei gf0e eenen t n1neecnr0tcn一 i 2i tr a1a0c o frne0b isada u0tm ai n, w ah itn 0to s ng0dc,m ay2002 .na g t r p.sr10t ca se /7uhej c e1pr1b0 l t :/ ash lpwww0er jc 0ssec ei 1c d p o et cm/yt m/s r apt ap ,0 1 .o rs20(转5下5页）维i呼资讯 http:/

17、笫4期黄一兵:算最短路径树d isr算法的改进计tak55参考文献nss rakmaka.pru i g f n a n ac s 0rs,9 91pt cri0tu dm e t 1 m .i cpes19 .0圈论一-网络流 足:民邮电岀版社，92m北人19陈惠开2秦学志优化方法连:最m大大连理工大学出版社,9419 .唐焕文，3王兴伟，应辉，积仁种基于服务质量的启发式点对点多媒体通信路由选择算法 4张刘-【计算机科学2092 ) 8j00(7 :7 8 .9bsah a a1itr er ui g a r ht c u e . s0r s95 as m1 b .

18、nento tc i tr s m c ic pe19.ne9严蔚敏，伟民据结构北京：华人学出版社，9 26吴数m .清19 .a n irvd dsr1 0i mo hr p sm po cuta a g rtkh f rtegahofsh o|1 str e re t p ah t eh u ang. 1g r¥ inb(co1f0 uesh0mp t r &i f r t n e ge rgh0ai c syn t j108c i gio c nl o m a ini c ih1o n nun vr i <、m1209 .h n )t g na s jt ai d

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