基于敌方信息的机器人足球策略研究

论文摘要

机器人足球比赛是近年来兴起的一种高技术对抗项目,它涉及到诸多领域,融计算机控制技术、无线通讯、计算机视觉、图像处理、决策最优控制、机器人运动规划等于一体,是当前人工智能和机器人领域的研究热点之一。机器人足球是一个典型的多智能体系统,它由四个子系统构成,分别是视觉子系统、策略子系统、通讯子系统和机器人小车子系统。其中策略子系统是机器人足球系统的核心部分,它相当于人类真实足球比赛中的教练员,直接影响比赛的成败,能够体现出机器人足球系统的智能性。对策略子系统的深入研究有重大的理论意义和现实应用价值。现有的机器人足球策略只把己方队员及球的状态信息作为系统反馈来进行攻防决策,导致容易出现决策不准确、防守漏人、与敌方机器人冲撞、顶牛等现象,针对这一现象,在分析机器人足球策略子系统结构的基础上,把敌方信息也纳入决策条件,提出一种基于敌方信息的机器人足球比赛策略。作为已有机器人足球策略的改进,该策略不仅要实现我方各队员之间的合作、协调控制,同时还要参考敌方信息(敌方机器人的位置、方向、速度等),针对敌方策略,合理运用比赛规则,完成我方攻防策略的调整及实施；建立了足球机器人控球能力的表达式,设置了突破敌方防守成功率的评估函数,以更好地掩护我方射手,破坏敌方攻势,增强机器人小车的灵活机动性,提高比赛的攻守效率。最后通过比赛实验证明了该策略的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文所做工作
• 第2章 机器人足球策略子系统
• 2.1 人类足球活动的分析
• 2.2 机器人足球系统
• 2.3 机器人足球运动学分析
• 2.3.1 非完整性约束系统介绍
• 2.3.2 机器人小车运动学模型
• 2.3.3 机器人小车基本动作函数的设计与实现
• 2.4 策略子系统分析
• 2.4.1 策略子系统任务
• 2.4.2 策略子系统特点
• 2.5 策略子系统构建
• 2.5.1 构建依据
• 2.5.2 分层实现
• 2.5.3 分层结构特点
• 2.6 策略子系统经典模型
• 2.6.1 六步推理模型
• 2.6.2 四层决策推理模型
• 2.6.3 三层决策模型
• 2.6.4 经典策略模型分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于敌方信息的机器人足球策略设计
• 3.1 不完全信息的对抗环境分析
• 3.2 基于敌方信息的策略构架
• 3.3 敌方信息获取
• 3.3.1 坐标系的建立
• 3.3.2 敌方队员位置确定
• 3.4 敌方态势分析
• 3.4.1 敌方队员状态分析
• 3.4.2 敌方队形分析
• 3.5 基于敌方信息的我方机器人动作设计
• 3.5.1 守门员动作设计
• 3.5.2 射门动作设计
• 3.5.3 传球动作设计
• 3.6 基于敌方信息的策略对抗
• 3.6.1 进攻策略
• 3.6.2 防守策略
• 3.6.3 攻防转换
• 3.7 本章小结
• 第4章 比赛实验结果
• 4.1 仿真比赛平台
• 4.2 比赛实验
• 4.3 本章小结
• 第5章 结束语
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢