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足球机器人系统是多机器人组成的分布式系统,是一个多学科多领域系统的集成,是人工智能领域的新挑战,其目的在于促进分布式人工智能和机器人领域及其各相关学科的发展。对于全自主机器人足球比赛,每个机器人必须完全自治,即每个机器人必须自带各种传感器、控制器、驱动器、电源等设备,在比赛过程中,不允许有人为干预,研究和开发全自主足球机器人系统是最具挑战的一个研究项目,具有很高的理论研究价值和实际应用价值。
本文的研究均基于Robocup自主式足球机器人。首先,介绍了自主式足球机器人系统的体系结构:整个团队采用分布式体系结构,而对于每个机器人个体来说采用混合式体系结构。整个系统由决策子系统、视觉子系统、底层控制子系统和场外监控子系统四部分组成,其中,决策子系统相当于机器人的“大脑”,起着关键的作用。
其次,对机器人的决策系统进行设计,根据RoboCup中型组2vs2的实际特性和比赛情况,对自主足球机器人的场上任务进行有限状态机建模,分别针对前锋和守门员特点,展开状态的细分,并采用高度结构化的编程思想对有限状态机进行软件上的实现,使之较易维护。同时,在最短切线方法和改进的人工势场方法的基础上,作者提出了新的局部路径规划方法。另外,添加新的、有效的守门员策略,并把超声波传感器应用到守门员的角度调整与归位之中。
最后,作者依据在科研过程中逐渐积累的一些成果和经验,对自主式足球机器人仿真系统进行了设计,形成了理想的仿真软件的雏形。此仿真系统的研究与开发能够节省大量的调试时间,并可以对作者的一些算法通过仿真实验来加以验证和评估。
自主式足球机器人作为一个逐渐展开的研究领域,有很多值得研究的内容,诸如多传感器的融合及应用,单个机器人自主决策智能的提高和机器人团队的协作等等。最终,这些研究成果必然能够不断地加以扩展,应用到更广泛的领域。