摘 要
足球機(jī)器人是當(dāng)前機(jī)器人研究中的一個(gè)熱點(diǎn)，涉及機(jī)器人學(xué)、人工智能、智能控制、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等多個(gè)領(lǐng)域。足球機(jī)器人系統(tǒng)作為一個(gè)典型的多智能體協(xié)作系統(tǒng)，為機(jī)器人學(xué)、多智能體系統(tǒng)理論研究和技術(shù)應(yīng)用提供了一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
本文以MiroSot機(jī)器人足球比賽為背景,以集控式微型足球機(jī)器人為研究對(duì)象,在分析了足球機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)后，重點(diǎn)研究其智能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分—決策子系統(tǒng)。對(duì)足球機(jī)器人策略庫(kù)的設(shè)計(jì)、機(jī)器人的路徑規(guī)劃、輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制等問(wèn)題進(jìn)行研究。
首先，本文介紹了足球機(jī)器人目前的發(fā)展?fàn)顩r，以及足球機(jī)器人系統(tǒng)的組成，然后針對(duì)足球機(jī)器人問(wèn)題的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了研究，分析了常用的決策模型的優(yōu)缺點(diǎn)，提出采用一種自上而下的分層遞階策略模型。接著在文中建立了差動(dòng)輪式足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并給出了一種基于柵格建模的遺傳算法路徑規(guī)劃與模糊PID運(yùn)動(dòng)控制方法。隨后討論了決策系統(tǒng)中策略知識(shí)庫(kù)的組成,研究了策略知識(shí)庫(kù)中策略的設(shè)計(jì)方法，采用以球?yàn)橹行牡膮^(qū)域控制法，設(shè)計(jì)了足球機(jī)器人進(jìn)攻策略與防守策略等。最后進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn),并總結(jié)了全文、提出了進(jìn)一步研究的方向。


關(guān)鍵詞：足球機(jī)器人；決策系統(tǒng)； 路徑規(guī)劃；運(yùn)動(dòng)控制；模糊PID；遺傳算法


目錄

摘 要 I
ABSTRACT II
目錄 III
第一章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 機(jī)器人足球的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀 2
1.3 足球機(jī)器人研究的目的與意義 2
1.3.1 研究決策子系統(tǒng)的意義 3
1.3.2 決策系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題研究現(xiàn)狀 4
1.4 本論文的研究工作 4
1.4.2論文主要內(nèi)容 5
第二章 足球機(jī)器人系統(tǒng)概述 6
2.1 足球機(jī)器人系統(tǒng)的分類 6
2.2 微型（MiroSot）機(jī)器人足球比賽系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 8
2.2.1 視覺(jué)系統(tǒng) 9
2.2.2 決策子系統(tǒng) 10
2.2.3 無(wú)線通信子系統(tǒng) 11
2.2.4 機(jī)器人子系統(tǒng) 12
2.3 本章小結(jié) 13
第三章　微型足球機(jī)器人決策子系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 14
3.1 決策子系統(tǒng)分析 14
3.1.1 決策子系統(tǒng)的任務(wù) 14
3.1.2 決策子系統(tǒng)的特點(diǎn) 16
3.2 決策子系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 17
3.2.1 決策子系統(tǒng)模型 17
3.2.2 自上而下的分層遞階決策推理模型 18
3.3 足球機(jī)器人動(dòng)作設(shè)計(jì) 22
3.3.1足球機(jī)器人動(dòng)作設(shè)計(jì)的目的 22
3.3.2足球機(jī)器人動(dòng)作的特點(diǎn)分析 22
3.4 小結(jié) 28
第四章 足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃 29
4.1 足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型 29
4.1.1坐標(biāo)系的建立 29
4.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 29
4.1.3動(dòng)力學(xué)模型 30
4.2 基于模糊PID的足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制 32
4.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
4.2.2 PID控制器設(shè)計(jì) 33
4.2.3 模糊控制器的設(shè)計(jì) 34
4.2.3.1 模糊控制器的基本原理 34
4.2.3.2 模糊控制器I的設(shè)計(jì) 35
4.2.2.3 模糊控制器II的設(shè)計(jì) 40
4.2.3 控制算法流程圖 41
4.2.4 用MATLAB 設(shè)計(jì)FIS及仿真 42
4.3 基于遺傳算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃 44
4.3.1 遺傳算法簡(jiǎn)介 44
4.3.2利用遺傳算法進(jìn)行路徑規(guī)劃 45
4.3.2.1 規(guī)劃空間的柵格法建模 45
4.3.2.2 路徑規(guī)劃方法 46
4.3.3 仿真研究 49
4.3.3 結(jié)論 49
4.4 小結(jié) 50
第五章 策略知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì) 51
5.1 引言 51
5.2 策略知識(shí)庫(kù)的組成 51
5.3 機(jī)器人足球比賽中的策略 52
5.3.1基本比賽策略的設(shè)計(jì) 52
5.3.2球隊(duì)隊(duì)形的選擇 52
5.3.3角色分配與轉(zhuǎn)換 59
5.3.4基本比賽策略 60
5.4 策略庫(kù)的幾種高層策略方案 62
5.5 小結(jié) 63
第六章 仿真結(jié)果與分析 64
6.1 概述 64
6.2 仿真環(huán)境和內(nèi)容 64
6.3 仿真試驗(yàn)結(jié)果 65
6.3.1 基于遺傳算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃仿真 65
6.3.2 足球機(jī)器人基本比賽策略的仿真 65
6.4 小結(jié) 67
回顧與展望 68
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得科研成果 69
參考文獻(xiàn) 70
致 謝 74
附 錄 源代碼 75