足球机器人决策系统的研究与设计毕业论文.doc

足球机器人决策系统的研究与设计毕业论文 目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题研究背景 1 1.2课题研究意义 3 1.3 国内外研究现状 3 1.4 本课题来源及论文结构安排 6 第二章 足球机器人系统概述 7 2.1足球机器人系统的分类 7 2.2 FIRA微型机器人比赛介绍 7 2.3 足球机器人系统介绍 9 2.3.1 视觉系统 10 2.3.2 决策系统 10 2.3.3 无线通信系统 11 2.3.4 机器人小车系统 12 2.4 本章小结 12 第三章 决策系统总体设计 13 3.1 决策系统设计原则 13 3.2 总体设计流程 14 3.3 机器人态势分析设计 15 3.3.1场地划分 16 3.3.2模糊变量的引入 17 3.4 机器人路径规划设计 18 3.4.1栅格法路径规划 19 3.4.2人工势场法解决局部避障 20 3.5角色设计 21 3.5.1 守门员 22 3.5.2 前锋 23 3.5.3 中锋 23 3.5.4 后卫 23 3.6守门员策略改进 23 3.6.1守门员路径控制 23 3.6.2 守门员防守原则 24 3.6.3 传统的策略分析 24 3.6.4 关键点-站位体系 25 3.6.5 区域防守策略 26 3.7本章小结 28 第四章 决策系统软件仿真 29 4.1 仿真的目的和技术方法 29 4.2 Middle League SimuroSot仿真平台介绍 29 4.2.1 仿真平台综述 29 4.2.2 仿真平台的使用 31 4.3 决策系统仿真设计 33 4.3.1 基本动作设计 34 4.3.2 守门员关键点仿真设计 38 4.4 本章小结 42 第五章 决策系统硬件搭建 43 5.1 足球机器人实物介绍 43 5.1.1精简小车配置 43 5.1.2无线通讯部分 44 5.1.3轨迹采样部分 44 5.2 足球机器人装配步骤 44 5.3 预期实现功能 44 5.4 本章小结 46 第六章 总结与心得 47 6.1课题总结 47 6.2 课题展望 48 致 谢 49 参考文献 50 第一章 绪论 随着社会科技的飞速发展，智能系统的出现成为科学发展历史上耀眼的一笔。它是集机械、材料、计算机、人工智能、信息处理与通讯等技术于一体，具有多学科交叉和融合的特点[1][2]。通过机器人的相互协作来完成一些复杂的问题，取缔了在高温、高压等恶劣环境下的人工作业，同时，它强大的运算能力、通讯能力以及事物处理能力也为人们的工作生活带来不可估量的影响。 足球机器人系统主要由小车系统、视觉子系统、无线通讯子系统以及决策子系统四部份组成。决策系统在足球机器人的研究中占有极其重要的作用。通过研究足球机器人决策系统有助于解决智能体的信息获取、认识建模、路径规划、策略学习以及反馈执行等一系列问题[3]。本文分析了决策系统中态势分析和轨迹规划两个环节，总结国内外设计方法，提出相应的改进策略。同时，针对足球比赛中极为重要的角色——守门员的策略设计进行改进，通过建立站位体系和关键点以克服传统的角平分站位法、前锋-球站位法、中垂线法存在的缺陷。并且在最后通过Middle League SimuroSot 5vs5仿真平台对守门员策略进行仿真。 此外，在运动环节上，通过圆梦二代小车实现运动环节决策。 1.1 课题研究背景 足球机器人最初是由英属哥伦比亚大学的Alan Mackworth教授在其1992年的“On Seeing Robots”一文中提出[4]。随后，韩国学者金钟焕在1996年于韩国高等技术研究院从1996年在韩国大田的KAIST举办第一届MiroSot比赛至今，FIRA已经举行了十二届世界杯比赛，足迹遍布亚洲、欧洲、美洲和大洋洲，成为各类国际机器人竞赛中最具水平和影响力的赛事之一[]。[6]。这些论文集中介绍了与足球机器人相关的视觉系统、运动规划、动作设计、策略系统设计等领域的必威体育精装版研究成果。 同时，足球机器人正以一种高技术对抗的形式赢得学术界的认同。一些学术刊物如《Artificial Intelligence Journal》、《AI Magazine》、《Applied Artificial Intelligence》、《Advanced Robotics Journal》等都出版了机器人足球专辑。在国内，机器人足球的研究近几年来也取得长足的进步[9]。目前，国内有很多大学都有了自己的FIRA机器人足球队，其中包括哈尔滨工业大学、东北大学、浙江大学、清华大学、北京大学、中国地质大学（武汉）、四川大学、华中科技大学、武汉科技大学、武汉工程大学、西北工业大学、广东工业大学、西华大学等。从1999年开始，国内开始组织全国性的机器人足球比赛，以及相关的学术交流活动[7]。 目前，从机器人足球的