足球機(jī)器人智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。本文由liuchentc貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。維普資訊第１７卷第４期北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Ｊｕｏｍ￣ｏｅｉｎｔｕｅｏｃｉｅｙｆｉｎＩｓｉｔｆＭａｈｎｒＢｊｇｔＶ０．７ＮＯ．１１４Ｄｅ．０２ｃ２０２００２年１２月文章編號(hào):０８—１５(０２０１０６８２０)４—０４００—０４足球機(jī)器人智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)南建輝,賈永樂(lè)(京機(jī)械工業(yè)學(xué)院北計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化系．北京１ｏ８)ｏｏ５摘要:球機(jī)器人系統(tǒng)為人工智能特別是多智能體的研究提供了一個(gè)標(biāo)足準(zhǔn)的試驗(yàn)平臺(tái)。系統(tǒng)的核心是””決策系統(tǒng);分層遞階決策的基礎(chǔ)上,取模塊腦即在采化設(shè)計(jì);細(xì)介紹了決策系統(tǒng)各個(gè)模塊包括視覺(jué)模塊、策模塊和控制模塊等,提詳決并出了一系列新的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:球機(jī)器人;能決策;塊足智模文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Ａ中圖分類號(hào):Ｐ１Ｔ８機(jī)器人足球比賽興起于９０年代。是自動(dòng)化及機(jī)器人領(lǐng)域最具有前瞻性的研究之一。足它球機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)典型的多智能體系統(tǒng)和分布式人工智能系統(tǒng),及機(jī)器人學(xué)、算機(jī)視覺(jué)涉計(jì)和模式識(shí)別、智能體系統(tǒng)、工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。而且它為人工智能理論研究及多種技術(shù)的多人集成應(yīng)用提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)【ｌ。１２】由于上述特征。足球機(jī)器人研究受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。當(dāng)前比較有影響的足球機(jī)器人比賽組織有Ｒｏｕ(器人足球世界杯)ＦＲＡ(ｅｅａｉｎｏｎｅｔｎｌｂｔｏｃｒｓｌＰ機(jī)ｍＣ和ＩＦｄｒｔｆｔｍａｉａＲｏｏ—Ｓｃｅ．ｏＩｏＡｓｃｔｎ。ｏｉｉ)分別由日本和韓國(guó)的學(xué)者發(fā)起。ＲｂＣｐ的比賽。ａｏｏｏｕ當(dāng)前分為４組:真組、１０、仿Ｆ８組Ｆ００組和有腿Ｓ２０ＯＮＹ機(jī)器人組…３。近年來(lái),于足球機(jī)器人的研究在國(guó)內(nèi)發(fā)展較快,其是ＦＩ關(guān)尤ＲＡ組的ｍｉｓｔ器人組;ｒｏ機(jī)ｏ而Ｒｏｏｐ組只是從２０ｂＣｕ００年以來(lái)才開(kāi)始普及,進(jìn)行的一般都是仿真組的比賽．關(guān)Ｒｏｏｕ且有ｂＣＰ實(shí)際機(jī)器人組的比賽２００２年才開(kāi)始在上海進(jìn)行了第一次比賽。本文在分層遞階控制系統(tǒng)…基礎(chǔ)上。新對(duì)決策進(jìn)行分層;且在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中實(shí)１的重并現(xiàn)了程序模塊化。加了系統(tǒng)的可靠性。低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度。增降１足球機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)足球機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。ｂＣｕＲｏｏｐ的Ｆ８１０組足球機(jī)器人系統(tǒng)。般可分為４部分。覺(jué)系統(tǒng)、一視智能決策系統(tǒng)、線通訊系統(tǒng)和機(jī)器人無(wú)小車系統(tǒng)［?引．圖１所示。?如從控制的角度看(圖１。覺(jué)系如)視統(tǒng)可以看作整個(gè)系統(tǒng)的輸入反饋部分;圖１足球機(jī)器人系統(tǒng)收稿日期:０２—１２００—１０作者簡(jiǎn)介:建輝(９８一)男。南１７。山西運(yùn)城人．北京機(jī)搬工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化系碩士研究生。主要從事智能控制在自動(dòng)化中的應(yīng)用方面的研究。維普資訊第４期南建輝等:球機(jī)器人智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)足４１機(jī)器人是整個(gè)系統(tǒng)的”行機(jī)構(gòu)”智能決策控制系統(tǒng)就是足球機(jī)器人系統(tǒng)的控制器部分;以執(zhí);可看出決策部分是控制系統(tǒng)的決定因素。２智能決策系統(tǒng)２１智能決策控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)．如圖２所示,能決策控制智系統(tǒng)可分成３部分,覺(jué)模塊,視決策模塊和控制模塊,控制模塊而又可以分為路徑規(guī)劃模塊和無(wú)線通訊模塊。視覺(jué)模塊從視覺(jué)系統(tǒng)中得到圖２智能決策控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖原始數(shù)據(jù),括兩隊(duì)機(jī)器人和球的位置坐標(biāo),向角,度以及各種狀態(tài)數(shù)據(jù)等;始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)包朝速原卡爾曼濾波之后,線性預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)下一步機(jī)器人、的位置,度等;波后的數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)的用球速濾數(shù)據(jù)作為決策模塊的輸入,過(guò)分析這些數(shù)據(jù),斷場(chǎng)上狀態(tài),而決定各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作、通判進(jìn)目標(biāo)點(diǎn)及速度等。路徑規(guī)劃模塊根據(jù)決策系統(tǒng)做出的判斷,劃路徑,算各個(gè)機(jī)器人的期望速規(guī)計(jì)度,后由無(wú)線通訊模塊通過(guò)通訊系統(tǒng)傳遞給場(chǎng)上機(jī)器人。最２２視覺(jué)模塊．由于足球機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高,求圖像辨識(shí)速度達(dá)到每秒２要５幀以上。別是由特于比賽場(chǎng)地?zé)艄獠痪鶆?以誤辨識(shí)和噪聲不可避免。例如．于誤辨識(shí)引起辨識(shí)出來(lái)的機(jī)器所由人的數(shù)據(jù)發(fā)生位置跳變等。為了更好地控制機(jī)器人,用擴(kuò)展Ｋａｍａ—ｕｙ濾波法［?進(jìn)行濾波,ｌｎＢｕｙ濾波采ｌｎＢｃ】Ｋａｍａ—ｃ法如下。問(wèn)題可以歸結(jié)為:已知觀測(cè)向量ｚ,２……,＾求ｉ均方意義下的最優(yōu)估計(jì),１ｚ,ｚ,的系統(tǒng)方程和觀測(cè)向量的觀測(cè)方程式能夠表示為:ｘ＝ｋ:(ｘｆｋ－ｔ,ｕ’Ｊ一)＾ｔ＾１”()１＾＝＾(＾,＾)＾＾＝＾(,ｚ是第ｋ步時(shí)的觀測(cè)值,＾是ｋ步時(shí)的輸入,和是期望為０的高斯白噪聲,協(xié)方差＾”叫其分別為Ｑ和Ｒ。在下面的討論中二表示的狀態(tài)估計(jì)值。擴(kuò)展ＫａｎＢｃｌ－ｕｙ濾波法具體操ｍａ作起來(lái)分為兩步進(jìn)行:２２１根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型更新?tīng)顟B(tài)估計(jì)值及其協(xié)方差．．ｆ＝ｆ(一,＾０＾１”,)‘一一()２Ｐ＾＝Ａｋ＾１Ｐ一Ａｌ＋Ｑ＾１ｌ一ｗＰ＾二是＾的協(xié)方差,Ａ＾和是第ｋ步廠()于狀態(tài)估計(jì)及噪聲序列叫的雅可比行列式。?關(guān)Ｋ＾＝Ｐｆ(．［＋Ｖ＾)１ＨＨ￣ＨＴＰ－－＾＾＋Ｋｋ一ｈ(＝(＾,)０)()３２２２把實(shí)際系統(tǒng)的觀測(cè)值復(fù)合到狀態(tài)估計(jì)中．．Ｐ＝(一Ｋｄ／)ｋ１’ｋＰｆ－是第步ｈ()于狀態(tài)觀測(cè)和噪聲序列的雅可比行列式。?關(guān)維普資訊４２北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)第１７卷通過(guò)設(shè)置不同的狀態(tài)變量。以分別用上述公式對(duì)有關(guān)機(jī)器人和球的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波可估計(jì)。數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波后。單地用線性預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)下一幀機(jī)器人和球的位置信息和速度信息簡(jiǎn)等。２３決策模塊．決策模塊完成文獻(xiàn)［］層結(jié)構(gòu)決策２中協(xié)調(diào)層和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃層的任務(wù)。決策模塊根據(jù)場(chǎng)上形勢(shì)(球方。分等)取不同的控比采模式。攻模式還是防守模式。且根據(jù)模進(jìn)并式采取不同的陣形。后動(dòng)態(tài)分配角色。然前鋒、衛(wèi)、門(mén)員分別采取不同的控制策后守略。通用的機(jī)器人控制流程圖可以簡(jiǎn)單描述如圖３所示。２４控制模塊．圖３機(jī)器人選擇動(dòng)作流程圖控制模塊包括２個(gè)子模塊。徑規(guī)劃和無(wú)線通訊。路徑規(guī)劃根據(jù)決策模塊的輸出。劃?rùn)C(jī)路規(guī)器人動(dòng)作的路徑。無(wú)線通訊模塊在路徑規(guī)劃完畢后。每個(gè)機(jī)器人的期望速度通過(guò)無(wú)線通訊將系統(tǒng)傳給場(chǎng)上機(jī)器人。２４１路徑規(guī)劃模塊．．．路徑規(guī)劃模塊屬于基本動(dòng)作層的內(nèi)容【。全的路徑規(guī)劃控制【］圖４所示。徑規(guī)劃完?１如路器根據(jù)視覺(jué)模塊的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及決策模塊提供的期望的位置和速度。機(jī)器人的路徑進(jìn)行規(guī)對(duì)劃?！駡D４()ａ目標(biāo)為(．．ｚ’Ｙ。)的路徑規(guī)劃圖。()慮避障時(shí)的調(diào)整。時(shí);ｂ考已知初始位置(０Ｙ。)ｚ。０以及目標(biāo)位置(。Ｙ。。。根據(jù)下列公式計(jì)算２個(gè)機(jī)器人。,)可輪子速度。０ｍ(．ｎ()＋ｉ口ａ號(hào))ｎｔＡ＝一(,)ｃｓｆｒ＝(。２△＊ｓｎｃｓ)ｓ２ｇ(ｏ／。ｉＡ＊ｓｎｓ△)Ｘｎｇ(ｉ)ｎｌ(—ｒ＝ｚ)＝,()４(＋ｒｚ)是機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)(,)ｚ。Ｙ。的方向。是機(jī)器人的方向。是期望的速度,是到目ｄ維普資訊第４期南建輝等:球機(jī)器人智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)足４３標(biāo)點(diǎn)的距離,ｃ是清除參數(shù),和ｒ是控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向的中間變量,機(jī)器人繞到’,ｔ當(dāng)時(shí)這個(gè)參數(shù)保持機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的距離為ｃ見(jiàn)圖４ａ。,()當(dāng)規(guī)劃的路徑前面有障礙物時(shí),應(yīng)該考慮避障;障算法集成在運(yùn)動(dòng)控制中,避經(jīng)過(guò)基于路徑上突然出現(xiàn)的障礙物來(lái)調(diào)整目標(biāo)的方向。這種調(diào)節(jié)如圖()示。ｂ所如果目標(biāo)的方向太靠近障礙物。方向的調(diào)節(jié)是經(jīng)過(guò)預(yù)置的障礙物的清除參數(shù)的切線。由于運(yùn)動(dòng)控制算法是連續(xù)運(yùn)行,障分析一直不斷地重新規(guī)劃無(wú)障路徑。避２４２無(wú)線通訊模塊．．無(wú)線通訊模塊主要的任務(wù)是把期望的機(jī)器人速度通過(guò)Ｐ的ＩＯ口傳送給無(wú)線電發(fā)射Ｃ／板。最主要的問(wèn)題就是選擇串口還是并口通訊,于以下幾個(gè)原因,們選擇了串口:基我①現(xiàn)在所用操作系統(tǒng)是ｗｉ２０,果用并口,須寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,加了開(kāi)發(fā)的難度。ｎ００如必增②串口開(kāi)發(fā)起來(lái)比并口更容易,單直接?？梢灾苯邮褂孟到y(tǒng)提供的Ａ簡(jiǎn)ＰＩ函數(shù),可以使用也一些由別人免費(fèi)提供的串口類【。７】③至于通訊速率,Ｃ機(jī)提供的串口速率完全可以滿足足球機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。Ｐ３總結(jié)多智能體的研究是現(xiàn)在人工智能科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn),ＲｏＣｐ組織雖然沒(méi)有明確提出ｏｂｕ在Ｆ８Ｉ０組必須采用分布式控制,為了更好地研究多智能體,用集中視覺(jué)分布式控制也就但采成了趨勢(shì)所在,原本駐留在主機(jī)上的決策系統(tǒng)下載到車載單片機(jī)中。這就對(duì)機(jī)器人小車的即軟硬件配置提出了更高的要求,是我們正在研究的方向。也參考文獻(xiàn):【】ＭａｕｌＶｅｏｏ１ｎｅａｌｓ,ＭｉａｌＢｗｌｇｏｉｃｉｃｅｏｉ,ＳｒＡｈｍ,ｅａ．ＣＵｎｔｄ一９:Ｒｏｏｕｈｎｎｔ１Ｍｉｅ８ｂＣｐ一９８ｓｌｒｂｔｗｏｌｈｍｐｏｅｍ［］ｍａｌｏｏｒｃａｉｎｔａＪ．ＡＩｇｚｎ,００２()２—ｄａｉｅ２０．１１:９—３．Ｍａ６［］陳鑫,２吳敏,車迅．球機(jī)器人決策子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析［】計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化。足Ｊ．２０,０()４—５．０１２３:８２［］ＲｂＣｐＲｅｕａｉｎａｄＲｕｅ［ＢＯＬ］ｈｔ:／３ｏｕ．ｇｌｏｎｌＥ／ｏｔｓ．ｔ／ｗｗｗ．ｏｃｐｏｇｒｇｌｔｎ／．ｔ。ｐｒｂｕ．ｒ／ｅｕａｉｓ４ｈｍｌｏｏ１８．９９［］ＡｎｒａＲａｆｅｏＤ,ｅｉｏ,ｆｎＡｎｒｗ。ｔ１ＢｇＲｄＴｈｏｎｌＳｌＬａｕ４ｄｅｆｌＬｅｎＷｏＨｏｆｄｅｅａ．ｉｅ:ｅＣｒｅｌｍａｌｅｇｅａｌＪｍａＲｏｔＳｃｅａ．ＩｂＣｕｏｂｏｃｒＴｅｍｎＲｏｏｐ一９８:ＲｏｏｏｃｒＷｏｌｐｍ。ｐｉｇｒＶｅａ２０ｂｔＳｃｅｒｄＣｕＳｒｎｅｄｇ．００．［］ＷｅｈＧ,ｉｏＡｎｒｄｃｉｏｔｅＫａｍａｉｅ,Ｔ９５ｌＢｓｐＧ．ｎＩｔｕｔｎｔｈｌｎＦｌｒＲ５—０１Ｒ］Ｕｎｖｒｉｆｃｈｏｏｔ４［,ｉｅｓｙｏｔＮｏｔｒｌｎｒｈＣａｏｉａ,ＮＣ,ＵＳＡ。２００１．［６］ＢｅｔＢｏｎｎ,ＭｉａｌＢｗｌｇＭａｕｌＶｅｓ．ＩｒｂｂｌｙＦｌｒｇｆｒＲｅｃｉｇｒｔｒｗｉｇｃｅｏｉ。ｎｅａｌｏｍｐｏａｉｔｉｅｉｏｊｔｈｎｏｉｔｎｅｎＦａｓｓｔｅ．Ｉｏｅｄｎｓｏ０２ＩｌｅＰｏｉｖｓｎＰｒｃｅｉｇｆ０ＥＥＥｎｅｎｔｎｌｎｅｅｃｎＲｏｔｃｎ—ｉ２ＩｔｒａｉａｏＣｏｆｒｎｅｏｂｉｓａｄＡｕｏｔｍａｉｎ,Ｗａｈｉｔｎ．．ｏｔｏｓｎｇｏＤＣ,Ｍａｙ２００２．［］ＮａｇｔｒＰ．ＳｒｌｏｔＣａｓＥ／７ｕｈｅＪＣｅｉｐｒｌ［ＢＯＬ］ｔ:／ａｓ．ｈｔｐｗｗｗ．ｏｅｒｊｃ．ｏｓｓｅｃｅｉｌｃｄｐｏｅｔｃｍ／ｙｔｍ／ｓｒ—ａｐｔａｐ,０１．ｏｒ．ｓ２０(轉(zhuǎn)５下５頁(yè))維普資訊第４期黃一兵:算最短路徑樹(shù)Ｄｉｓｒ算法的改進(jìn)計(jì)￣ｔａｋ５５參考文獻(xiàn)ｎｓ［］ＳｒａｋＭａｋＡ．ＰＲｕｉｇＦｎａｎａ［］ＣＳＯｒｓ,９９１ｐｔｃｒＩｏｔｕｄｍｅｔｌＭ．ＩＣＰｅｓ１９．ｏ圈論——網(wǎng)絡(luò)流［．京:民郵電出版社,９２Ｍ］北人１９．［］陳惠開(kāi)．２秦學(xué)志．優(yōu)化方法［．連:最Ｍ］大大連理工大學(xué)出版社,９４１９．［］唐煥文,３［］王興偉,應(yīng)輝,積仁．種基于服務(wù)質(zhì)量的啟發(fā)式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多媒體通信路由選擇算法４張劉一【］計(jì)算機(jī)科學(xué)２０,２)８Ｊ．００(７:７—８．９［］ＢｓａＨａａｉＩｔｒｅＲｕｉｇＡｒｈｔｃｕｅ［．ＳＯｒｓ,９５ａｓｍｌｂ．ｎｅｎｔｏｔｃｉｔｒｓＭ］ＣＩＣＰｅ１９．ｎｅ９［］嚴(yán)蔚敏,偉民．據(jù)結(jié)構(gòu)［］北京:華大學(xué)出版社,９２６吳數(shù)Ｍ．清１９．ＡｎｉｒｖｄｄｓｒｌｏｉｍｏｈｒｐｓｍｐｏｅＵｔａａｇｒｔｋｈｆｒｔｅｇａｈｏｆＳｈｏｌｓ．ｔｒｅｒｅｔＰａｈｔｅＨＵＡＮＧ．ｉｇＹｉｎｂ(ｃｏｌｆｏｕｅＳｈｏｍｐｔｒ＆ＩｆｒｔｎＥｇｅｒｇＨｏａｉｅｓｙＮｔｊ１０８ＣｉａｏＣｎｏｍａｉｎｉｅｉ．ｈｉｏｎｎＵｎｖｒｉ。ｍｉ２０９．ｈｎ)ｔｇｎＡｓａｔＡｉｄａｈｓｆｃｅｃｆｊｓｒｌｏｉｍｈｐｌａｉｆｎｔｒ,ａｂｔｃ:ｍｅｔｔｅｉｕｆｉｎｙｏｋｔａａｇｒｈｉｔｅａｐｉｔｎｏｅｗｏｋｎｉｒｎｉＤｉｔｎｃｏｍ?ｐｏｅｉｓｒｌｏｔｍｒｈｒｐｓｗｉｏｔｏｈｄｅｎｅｖｒｉｓｉｐｅｅｔｄａｄｒｖｄＤｊｔａａｇｒｈｆｅｇａｈｔｃｓｓｎｔｅｅｇｓａｄｔｅｔｅｒｓｎｅｎｋｉｏｔｈｈｃｓｄｓｕｓｄｉｅａｌｉｓｅｎｄｔｉ．Ｔｈｌｏｔｍａｅｃｂｈｔｔｓｏｅｗｏｋｏｅｃｍｐｅｅｙ,ａｄｉｃｅａｇｒｈｃｎｄｓｒｅｔｅｓａｅｆｎｔｒｓｍｒｏｌｔｌｉｉｎｔｃｎｆｄｂｔｅｈｒｅｔｐｔｒｅａｉｅｔｒｓｏｔｓ．ａｈｔｅ．Ｔｈｘｍｐｅｓｏｈｔｔｅｓｏｅｔｐｔｒｅｃｍｐｔｄｂｎｅｅａｌｈｗｓｔａｈｈｒｓ?ａｈｔｅｔｏｕｅｙｉｒｖｄＤｊｓｒｌｏｔｍｅｔｒｔａｈｎｏｕｅｙＤｉｓｒｌｏｔｍ．ｍｐｅｉｔａａｒｈｉｂｔｅｈｎｔｅｏｅｃｍｐｔｄｂｊｔａｒｈｏｋｇｉｓｋａｇｉＫｅｒｓ:ｈｒｅｔｐｔｒｅｏｔａｇｒｔｍｙｗｏｄｓｏｔｓ．ａｈｔｅ;ｃｓ;ｌｏｈｉ(上接４３頁(yè))Ｄｅｉｎａｍｐｌｍｅｆｓｃｅ－ｏｂｔｃ