毕业设计论文-足球机器人决策系统的研究与设计 - 图文

J I A N G S U U N I V E R S I T Y

本 科 毕 业 论 文

足球机器人决策系统的研究与设计

The Design of the Strategy Subsystem in Robot Soccer

学院名称： *********** 学 院 专业班级： *********** 学生姓名： *********** 指导教师姓名： *********** 指导教师职称： ***********

2010年 06 月

江苏大学2008级本科毕业论文

摘 要

机器人足球是人工智能领域与机器人领域的基础研究课题，是一个极富挑战性的高技术密集型项目。它涉及到机器人学、人工智能、智能控制、计算机视觉等多个领域。决策系统作为整个足球机器人系统的核心，决定了机器人间的协调协作，是机器人的“大脑”。因此，决策系统的研究在多机器人、多智能体领域具有十分重要的意义。

本论文以六步推理模型为指导思想并且以FIRA国际足球机器人比赛的5:5模式为基础，针对足球机器人决策系统中的态势分析所存在的局限性，在结合模糊变量法和场地分区法的基础上设计新的态势分析策略，通过建立五元模糊变量（其中包括球的位置、控球状态、机器人与足球的位置关系、障碍信息、球的运动趋势）进行状态描述。在轨迹规划方面，本文采用网格法实现最优路径选择，并且在比赛局部引入人工势场以完善机器人避障功能。

在角色策略部分，主要设计了守门员的防守策略，在结合角平分线站位法、路线站位法以及前锋-球站位法的基础上提出关键点-站位体系。后期通过Middle League SimuroSot软件平台实现守门员策略仿真。

最后，设计与制作了具备无线通讯功能的足球机器人。

关键词：足球机器人； 决策系统； 态势分析； 轨迹规划； 守门员；

I

江苏大学2008级本科毕业论文

ABSTRACT

Robot Soccer is a focus of research project in the field of artificial intelligence as well as robotics．In addition, it could be regarded as a challenging high-tech-intensive project in these fields which involve robotics，artificial intelligence，intelligent control，computer vision and so on．The strategy subsystem is the core of the whole Robot Soccer system，just like the brain of the robots．It is responsible for the cooperation of the robots．So the research of the strategy subsystem has a significant meaning to the multi-robot and multi-agent fields．

This thesis is based on the 5:5 models in FIRA, a popular international robot soccer game, and regarded the six-step reasoning system as lodestar. In order to improve the disadvantage of situation analyze in the strategy subsystem, a dual strategy model based on multi-analysis fuzzy vector method is proposed. The strategy combines the fuzzy cluster method and field-division method to describe the situation of each player. The five fuzzy vectors include the situation of goal, the direction of goal, the relation between robots and goal, the information of controller and obstacle. In the aspect of path planning, a reference frame coving the whole game field is used to build movement-function to overcome the deficiency of strategy field method and situation-designing. At the same time, to avoid obstacles, the concept of

situation-designing is proposed to meet the robot soccer system’s need on reactivity and intelligence.

By analyzing the role assignment, this thesis designs the strategy of goal keeper through combining three popular methods and realizes this strategy through Middle League SimuroSot.

Finally, the part of movement in the strategy subsystem is realized by YuanMeng wireless communication robotic in the end of this project.

Key words: Robot soccer; Strategy subsystem; Situation analyzing; Path planning; Goalkeeper;

II

江苏大学2008级本科毕业论文

目 录

第一章 绪论 ....................................................... 1

1.1 课题研究背景 .................................................. 1 1.2课题研究意义 .................................................. 3 1.3 国内外研究现状 ................................................ 3 1.4 本课题来源及论文结构安排 ...................................... 6

第二章 足球机器人系统概述 ...................................... 7

2.1足球机器人系统的分类 .......................................... 7 2.2 FIRA微型机器人比赛介绍 ....................................... 7 2.3 足球机器人系统介绍 ............................................ 9

2.3.1 视觉系统 ............................................... 10 2.3.2 决策系统 ............................................... 10 2.3.3 无线通信系统 ........................................... 11 2.3.4 机器人小车系统 ......................................... 12 2.4 本章小结..................................................... 12

第三章 决策系统总体设计 ........................................ 13

3.1 决策系统设计原则 ............................................. 13 3.2 总体设计流程 ................................................. 14 3.3 机器人态势分析设计 ........................................... 15

3.3.1场地划分 ............................................... 16 3.3.2模糊变量的引入 ......................................... 17 3.4 机器人路径规划设计 ........................................... 18

3.4.1栅格法路径规划 ......................................... 19 3.4.2人工势场法解决局部避障 ................................. 20 3.5角色设计 ..................................................... 21

III

江苏大学2008级本科毕业论文

3.5.1 守门员 ................................................. 22 3.5.2 前锋 ................................................... 23 3.5.3 中锋 ................................................... 23 3.5.4 后卫 ................................................... 23 3.6守门员策略改进 ............................................... 23

3.6.1守门员路径控制 ......................................... 23 3.6.2 守门员防守原则 ......................................... 24 3.6.3 传统的策略分析 ......................................... 24 3.6.4 关键点-站位体系 ........................................ 25 3.6.5 区域防守策略 ........................................... 26 3.7本章小结 ..................................................... 28

第四章 决策系统软件仿真 ........................................ 29

4.1 仿真的目的和技术方法 ......................................... 29 4.2 Middle League SimuroSot仿真平台介绍 ......................... 29

4.2.1 仿真平台综述 ........................................... 29 4.2.2 仿真平台的使用 ......................................... 31 4.3 决策系统仿真设计 ............................................. 33

4.3.1 基本动作设计 ........................................... 34 4.3.2 守门员关键点仿真设计 ................................... 38 4.4 本章小结 ..................................................... 42

第五章 决策系统硬件搭建 ........................................ 43

5.1 足球机器人实物介绍 ........................................... 43

5.1.1精简小车配置 ........................................... 43 5.1.2无线通讯部分 ........................................... 44 5.1.3轨迹采样部分 ........................................... 44 5.2 足球机器人装配步骤 ........................................... 44 5.3 预期实现功能 ................................................. 44 5.4 本章小结 ..................................................... 46

第六章 总结与心得 ............................................... 47

IV

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库毕业设计论文-足球机器人决策系统的研究与设计 - 图文在线全文阅读。