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基于足球机器人的多人工生命体行为协作的研究

作　者: 刘婵桢
导　师: 张小川
学　校: 重庆理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 足球机器人人工生命体行为协作 AR模型模糊 Petri网势场法
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

机器人是人工生命中具有不少价值的应用实例,其中足球机器人是机器人的一个典型实例,本文以足球机器人作为多人工生命体的研究平台。足球机器人系统是一种移动机器人系统,其协作十分重要,因此,机器人足球比赛是一种典型的协调多机器人系统。在多个足球机器人系统中,每一个足球机器人都可以被看作是一个人工生命体,足球机器人的行为协作通过足球机器人四个系统中的决策子系统来实现。在决策子系统中,本文将采用三层的结构模型,高层策略层、中间层角色分配层和低层机器人动作执行层。在策略层用预测方法提高了行为协作能力,用模糊Petri方法研究高层次的行为协作。在决策子系统的最低层用改进的势场法实现了低层次的行为协作。文章在所依托的科研项目支持下,以仿真机器人足球为研究平台,展开人工生命体行为协作的研究工作。本文主要研究的内容分为以下三个方面:第一、根据AIC定阶准则和用样本得出自相关函数建立AR模型,预测球的位置,预测结果误差较小。该方法是根据自身前几个周期情况而预测以后的情况,提高了后面行为协作的能力。第二、足球机器人赛场上的情况瞬时多变,每一周期能够选择的策略也有很多种,怎么选择出一种最利于我方情况的策略将是提高多个足球机器人协作水平的研究重点。针对决策子系统中的策略层,对策略选择建立了模糊Petri网模型,为足球机器人的行为协作提供新的方法与思路。第三、在决策子系统中的低层机器人动作执行层,各个机器人都有自己的任务,在向着目标运行的过程中,会因碰撞影响各个机器人的行为协作。针对这个问题,本文在前人的基础上,对势场法的前期判断与公式进行改进,实现仿真足球机器人的实时避碰。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 引言  9-10
  1.2 课题的学术意义  10-13
    1.2.1 人工生命体的研究价值  10-11
    1.2.2 足球机器人的研究意义  11-12
    1.2.3 多机器人协作的研究意义  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-17
    1.3.1 人工生命体的研究现状  13-14
    1.3.2 足球机器人的研究现状  14-16
    1.3.3 多机器人行为协作的研究现状  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-18
2 决策子系统的概述  18-26
  2.1 FIRA MiroSot 5vs5 仿真系统介绍  18-21
  2.2 决策子系统的性能需求  21-22
  2.3 决策子系统的研究内容  22-23
  2.4 决策子系统的研究意义  23
  2.5 决策子系统的分层结构  23-25
  2.6 本章小结  25-26
3 足球机器人预测功能的实现  26-34
  3.1 AR 模型的介绍  26-27
  3.2 足球机器人预测模型的设计  27-30
    3.2.1 AR 模型在足球机器人预测中的应用分析  28
    3.2.2 AR 模型阶数的估计  28-29
    3.2.3 AR 模型系数的估计  29-30
  3.3 实验结果与分析  30-33
  3.4 本章小结  33-34
4 多机器人协作的设计  34-46
  4.1 多机器人协作模型  34-35
  4.2 模糊Petri 网理论基础  35-40
    4.2.1 模糊Petri 网的定义和模型  35-36
    4.2.2 模糊Petri 网的知识表达  36-37
    4.2.3 复合模糊规则模糊Petri 网的描述  37-39
    4.2.4 模糊推理Petri 网的推理算法  39-40
  4.3 基于模糊Petri 网的足球机器人策略层建模  40-45
    4.3.1 策略分析  40-42
    4.3.2 基于模糊Petri 网的策略选择  42-45
  4.4 本章小结  45-46
5 多机器人避障行为的实现  46-53
  5.1 避障问题介绍  46-47
  5.2 足球机器人的运动学模型  47-48
  5.3 势场法  48-50
    5.3.1 势场法的简介  48
    5.3.2 传统的势场法在足球机器人避碰中的应用  48-50
  5.4 改进的势场法在足球机器人避碰中的应用  50-51
  5.5 实验结果与结论  51-52
  5.6 本章小结  52-53
6 结论与展望  53-55
  6.1 研究工作小结  53
  6.2 进一步的工作及展望  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  59

基于足球机器人的多人工生命体行为协作的研究

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