ROBOCUP中型组足球机器人防守策略研究

论文摘要

机器人足球特别是中型组机器人足球是体育与高科技结合的产物,比赛融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、机器视觉与传感器融合技术、决策与对策、智能控制等多学科高新技术,既是连接基础研究与实际应用的中介和桥梁,又是展示信息自动化前沿研究成果的窗口和促进产、学、研相结合的新途径。进行机器人足球系统的研究具有重要的科研和现实意义。多智能体机器人系统研究的关键问题在于机器人系统的体系结构以及相应的决策控制上。论文以机器人足球系统为平台和背景对多机器人系统的控制结构、协调与合作机制以及与机器人足球有关的足球位置和速度的预测问题作了初步的研究,主要工作如下:(1)对Robocup中型组足球机器人整个系统从视觉系统、通讯系统、小车系统以及决策系统进行了认真的分析和总结,改进了机器人之间的配合,对机器人的基本动作和基本行为进行了具体的设计,丰富了比赛策略库。(2)分析了多智能体系统的结构特点,对多智能体机器人路径规划的几种典型方法,即人工势场法、栅格建模法、遗传算法和神经网络算法进行了详细的分析和比较。在客观评价以上方法优点和缺点的基础上提出了基于改进人工势场法的路径规划方法,并给出了仿真实验和分析。(3)讨论了Robocup中型组足球机器人有关防守理论,包括防守队形与战术、防守策略的选择、防守动作的选择以及典型防守动作的设计等。并应用Kalman滤波理论提出了基于预测理论的多机器人防守策略,对机器人足球系统中足球的位置和速度提出了预测算法,并给出了仿真实验和分析。仿真和实践证明论文的研究对于球队整体竞技水平的提高有明显的帮助,可提高机器人对足球的实时跟踪和拦截能力,大大提高了比赛的整体水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 足球机器人的研究背景和研究意义
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 机器人足球的研究意义
• 1.3 机器人足球的发展现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的发展现状
• 1.4 足球机器人决策子系统的研究内容和研究意义
• 1.5 决策子系统存在的问题及研究现状
• 1.6 论文结构及主要内容
• 第二章 RoboCup 中型组足球机器人系统结构
• 2.1 引言
• 2.2 场地与规则
• 2.3 视觉子系统
• 2.4 通讯子系统
• 2.5 决策子系统
• 2.6 机器人小车系统
• 第三章 RoboCup中型组足球机器人的多智能体模型
• 3.1 概述
• 3.2 多智能体模型
• 3.3 多智能体路径规划的典型方法
• 3.3.1 人工势场法
• 3.3.2 栅格建模法
• 3.3.3 遗传算法
• 3.3.4 神经网络算法
• 3.4 全自主型足球机器人系统
• 3.5 多智能体的协调协作
• 3.6 基于改进人工势场法的路径规划
• 3.6.1 改进方法综述
• 3.6.2 改进斥力场函数法
• 3.6.3 仿真结果与分析
• 第四章 机器人足球比赛的防守策略
• 4.1 引言
• 4.2 防守的意义及目标
• 4.3 防守与进攻的关系
• 4.4 防守策略的选择
• 4.5 防守队形与战术
• 4.6 防守角色的动作选择
• 4.7 典型防守动作的设计
• 4.7.1 盯人防守动作设计
• 4.7.2 大脚解围动作
• 4.7.3 阻截动作
• 4.8 基于 Kalman 滤波的预测防守
• 4.8.1 球的定位
• 4.8.2 Kalman 滤波原理
• 4.8.3 Kalman 滤波定位
• 4.8.4 足球位置和速度预测
• 4.8.5 仿真结果与分析
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历