【正文】 、動作設計、策略系統(tǒng)設計等領域的最新研究成果。 （ 4）歐美以及韓國、日本的機器人足球水平仍然處于領先地位 江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 3 課題 研究 意義 機器人足球是人工智能領域與機器人領域的基礎研究課題，是一個極富挑 戰(zhàn)性的高技術密集型項目。 圖 模糊變換示意圖 Fuzzy Conversion Sketch Map 設 R為 X*Y上的模糊關系， A是 X上的模糊子集，則可求得相應的 B為 ： B=A*R[12]。 人工勢場 的建立結構較為簡單，使用方便，可以考慮到多個機器人和球的共同影響。 對于角色分配部分，以守門員為例進行策略設計。在此系統(tǒng)中，多智能體協(xié)調問題變得突出和現(xiàn)實起來。 比賽 每隊由五個邊長不超過 的立方體的遙控小車（機器人）組成。 視覺子系統(tǒng)的軟件流程如 圖 。 在通信過程中，信號以無線電波的方式傳輸比較容易受到外界信號（各種噪聲及近頻帶信號）的干擾而產(chǎn)生誤差；同時由于機器人上的接收器與機器人的控制電路安排在 一起，還裝有驅動電路和電動機，電磁環(huán)境惡劣也容易受到干擾而產(chǎn)生誤差，通信過程有誤差將導致機器人錯誤的動作，所以要求通信系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力和可靠性。它極大地影響著比賽的勝負結果。在獲得場上信息之后計算機需要對場上隊員情況進行態(tài)勢分析，讓機器人 了解對方球員位置，做出危險判斷，采取適當?shù)墓ナ夭呗浴８鶕?jù)敵我兩方位置關系，將球場劃分為六個區(qū) ，場地劃分示意圖如圖 所示。我方逼近對方球門，占據(jù)極大的主動權和進攻性，此時我方采用 2201，前鋒球員主動出擊尋求射門機會，增加命中率，中鋒協(xié)助前鋒射門，同時若射門失敗，中鋒可以立即轉為防守狀態(tài)。 江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 19 移動機器人的路徑規(guī)劃問題可以總結為由 DurrantWhyte H F 提出的三個問題： （ 1）“我現(xiàn)在何處？” （ 2）“我要往何處去？” （ 3）“應如何到該處去？” 大多數(shù)路徑規(guī)劃系統(tǒng)由兩級規(guī) 劃組成，即局部規(guī)劃（ local planning）和全局規(guī)劃（ global planning） 。 （ 2）區(qū)域規(guī)劃好后，開始檢測障礙物的位置，并根據(jù)障礙物位置找到對應柵格地圖中的 序號，并對對應的柵格值進行修改。 障礙 目標點 v v F 引 F 斥 F 合 圖 人工勢場建立示意圖 Sketchmap of Situationdesigning 避障路徑 機器人 障礙物 目標 圖 機器人避障 示意圖 Sketchmap of Avoiding Obstacles 江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 22 守門員 守門員的職責是避免球進入本方的球門 ，如果其他 球員失去了防守能力， 那么 守門員將會成為最后一道防線， 由此可見守門員角色在比賽中 占據(jù)了舉足輕重的作用 [33]。 后衛(wèi) 后衛(wèi)主要是進行防御策略。于是就可以得到跑位的時間最短原則，即： 在設計守門員策略中應該考慮最短原則，使得守門員運動路徑實現(xiàn)最優(yōu)，確保準確、快速、高效地實現(xiàn)運動。在此，本文提出關鍵點 站位體系的方法進行綜合處理。為防止前鋒補射，守門員選擇前鋒 球關鍵點，一旦被前鋒補射，立即轉入第 一種情況中的線路關鍵點模式。 （ 1）球以高速向我方球門運動：此時有可能是對方球員進行射門，并且補射的可能性很小，因此，守門員可以直接選擇線路關鍵點為站位點進行防守。因此，在對方前鋒出現(xiàn)的情況下，有必要同時提出一種前鋒 球站位法，此方法是讓守門員站在對方前鋒和球的連線與守門員站位線的交點 K2 上，應對對方前鋒的補射。 守門員防守原則 通常首先定義球突破守門員站位線的點為關鍵目標點。當球進入中鋒的工作區(qū)域時，中鋒根據(jù)自身的當前位置和球的運動情況選擇是掃球、截球或是運動到對方接應隊員前方干擾其射門。如果球不在其工作區(qū)域，則角色應該運動到它的本位點并保持一定的方向角，其過程也應該是一個避障運動。柵格選擇的大小直接影響環(huán)境分辨率的大小、環(huán)境信息存儲量的大小、抗干擾能力和決策速度。 路徑規(guī)劃 是 移動機器人導航中最重要的任務之一。采用陣型為 2111。本文在第一章中針對各自的優(yōu)缺點進行了分析，在此，提出將模糊 變量 和狀態(tài)空間分區(qū)相結合的決策方法來進行態(tài)勢分析，在綜合兩者的優(yōu)點基礎上有效地對各自存在的江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 16 缺點進行 彌補 。 六步推理模型很好地描述了機器人足球決策系統(tǒng)的決策思路，但在實際決策應注意根據(jù)實際情況分解決策過程分解，避免在不必要的時候分解過細而造成機器人 執(zhí)行的不連貫。 江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 13 第三章 決策 系統(tǒng)設計 決策子系統(tǒng) 是足球機器人比賽系統(tǒng)的大腦， 它以視覺系統(tǒng)處理得到的球場環(huán)境信息數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場的情況（如當前得分、控球方、對手的水平等因素）安排相 應的策略，決定是進攻還是防守，確定機器人隊形和角色分配，然后根據(jù)從策略數(shù)據(jù)庫調用的策略，規(guī)劃機器人的任務，決定各機器人的路徑規(guī)劃，并生產(chǎn)運動軌跡，從動作函數(shù)庫中調用相應的動作函數(shù)進行軌跡跟蹤，然后形成各機器人小車左右輪輪速的控制命令，最后通過通信子系統(tǒng)發(fā)送給賽場上的足球機器人。 無線通信過程如圖 ： 通信系統(tǒng)分為發(fā)射系統(tǒng)和車載接收系統(tǒng)兩部分，發(fā)射裝置與主機相連，接收裝置在足球機器人上。視覺系統(tǒng)的輸出是決策系統(tǒng)的輸入，視覺部分的關鍵是獲得準確的機器人的位姿信息，為決策系統(tǒng)協(xié)調策略做好準備。在接收到場地信息后 主機 進行信息預 處理 、 機器人決策 以及 控制指令發(fā)送 等工作 。 FIRA微機器人賽和 RoboCup的小型組機器人比賽多采用此類系統(tǒng)。 本課題 來源及論文結構安排 本文研究了 足球機器人決策系統(tǒng)并側重研究決策系統(tǒng)中態(tài)勢分析和軌跡規(guī)劃兩個部分 。人工勢場法結構簡單，使用方便，可以考慮了多個障礙物的影響并允許機器人在一個連續(xù)變化的環(huán)境中自由移動。所謂模糊變換，是指給定兩個集合之間的 一 個模糊關系，據(jù)此將一個集合上的模糊子集經(jīng)運算得到另一個集合上的模糊子集的過程。一些學術刊物如《 The Intelligence Journal of Intelligent Automation and Soft Computer》、《 The Journal on Robotics and Autonomous System》都出版了機器人足球的專輯 [12]。在每一屆機器人足球世界杯比賽和地區(qū)性比賽期間，主辦者都會舉行相關的培訓和研討會，并召開一些機器人足球專題學術會議。 Path planning。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。它是集機械、材 料、計算機、人工智能、信息處理與通訊等技術于一體，具有多學科交叉和融合的特點 [1][2]。 同時，足球機器人正以一種 高技術對抗的形式贏得學術界的認同。它涉及的主要研究領域有 :小車機械、機器人學、機電一體化、單片機、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實時數(shù)字信號處理、圖象處理與圖象識別、知識工程與專家系統(tǒng)、決策、軌跡規(guī)劃、自組織與自學習理論、多智能體協(xié)調、以及無線通訊等等 [9]。上式就是模糊變換，結果 B實際上是模糊子集 A和模糊關系矩陣 R的合成，它把 X中的模糊集 A變?yōu)?Y上的模糊集 B，實現(xiàn)了論域的轉換。但是缺點也是很明顯的，運用人工勢場法機器人最為關注的是怎樣避開障礙物，而對于路徑是否最優(yōu)并未有太多考慮，因此，該方法適合運用于局部避障系統(tǒng)，而對于全局設計欠佳。 全文分為六 章 ，本文后續(xù)章節(jié)內容安排如下： 第二章 ， 足球機器人系統(tǒng) 總體設計 。該系統(tǒng)也常用在小型組足球機器人系統(tǒng)中。它們的任務就 是將橘紅色的高爾夫球（足球） 撞入對方的球門而力保本方不失球或少失球。 在設計視覺系統(tǒng)需要考慮的問題如下 [24]： (1) 圖像增強。 無線通信子系統(tǒng)式機器人足球閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，其通信性能的好壞，將嚴重影響機器人的運動和比賽是否能夠順利進行。 決策 系統(tǒng)設計原則 決策子系統(tǒng)在制定決策時更多的可以參照盲人教練思維過程展開，如果說決策子系統(tǒng)充當?shù)氖墙叹殕T的職責，那么教練員是個盲人，他只能通過所接收 到的關于場上敵我雙方的位置、局勢、陣型以及各自運動趨勢的信息來進行比賽分析，再做出決策指揮全隊球員的左右腳行動 (左右輪速 )。此后，根據(jù)已設定的規(guī)則表中調用相應的應對策略，從而進一步確定比賽隊形。 A1： 危險區(qū)，包括 我方罰球區(qū)域（ 含 球門區(qū)）所屬范圍。 由于雙方球員在兩個相鄰區(qū)域的分界線附近搶球，會導致球在這兩個區(qū)域中來回滾動，若頻繁變換陣型、切換各機器人角色以及所執(zhí)行的任務，會影響決策系統(tǒng)速 度。前者主要解決問題（ 1）和問題（ 3），即機器人定位和路徑跟蹤問題；而后者主要解決問題（ 2），即將全局目標分解成局部目標，再由局部規(guī)劃實現(xiàn)局部目標 [30]。 （ 3）最后可以采用各種搜索方法，例如：動態(tài)二叉樹法等進行無碰撞最優(yōu)路徑規(guī)劃 在使用柵格法進行機器人 路徑規(guī)劃時需要注意選擇適合的柵格大小，如果過大，搜索出的路線折線光滑度不夠，將會影響路徑求解的質量；反之，搜索空間較大也會曾加所需的存儲空間。守門員的本位點是球門中心點的正前方一定距離處。當對方球員帶球進入我們防守區(qū)域，后衛(wèi)應該主動進行攔截，阻止對方球員射門。 傳統(tǒng)的策略分析 傳統(tǒng) 的守門員站位方法包括 路線站位法、 中點 站位法和 角平分線 站位法 。站位體系是將守門員的站位方式多元化、層次化、體系化，一次成功的防守是由多種站位方式的協(xié)作來完成的，經(jīng)過不同場地態(tài)勢分析，在不同的觸發(fā)條件下采用不同的防守策略，從而綜合各種站位方法江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 26 的優(yōu)點，彌補各自的不足。 。此時，需要針對足球的當前位置以及對方球員態(tài)勢分析及時做出決策，迅速執(zhí)行合理的撲救策略。 該方法適用于足球一定范圍內沒有對方球員出現(xiàn)的情況下，若如圖中所示，在球附近存在對方前鋒球員，球的射門路線 可能因為前鋒球員 R1 的補射而中途改變，這時路線站位法會撲救不及 。其中，守門員站位線與球門線的垂直距離不能超過小球的直徑。其本為點在球門中心正方向前面一定距離位置。 當球進入了角色的工作區(qū)域時，角色就要從當前的位置朝目標點運動，其運動過程是一個避障運動。 用柵格法進行路徑規(guī)劃可以分為以下三 步 （見圖 ）： （ 1）首先根據(jù)機器人和目標點的位置規(guī)劃區(qū)域，然后在該區(qū)域用網(wǎng)格表示，每個網(wǎng)格就是一個柵格。下面分別討論這幾個問題。在仍然保持防守力度的同時增加前鋒人數(shù)，主動出擊增加進球機會。 目前廣泛流行的態(tài)勢分析主要有模糊 變量 法、狀態(tài)空間分區(qū)等等。 （ 6） 小車輪速確定。同時，對機器人系統(tǒng)進行了總體概述，針對視覺系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)和小車系統(tǒng)分別介紹，從整體上對機器人有了宏觀認識。 無線通 信 系統(tǒng) 無線通 信 系統(tǒng) 是聯(lián)系主機與機器人的橋梁與紐帶，主要負責 把決策指令通過串行方式輸出至無線發(fā)射機，經(jīng)調制后發(fā)射出去，機器人內的無線接收機解調出無線信號上所載命令信息。視覺系統(tǒng)的任務是實時采集和處理足球場上的比賽場景，從而獲得各機器人和球的速度、方位等信息 [23]。 在微型機器人 比賽中 ，每個隊伍使用一臺或兩臺計算機，計算機通過置于場地上方支架上的攝像頭來獲取場地信息。該系統(tǒng)屬于集中視覺遙控無腦多機器人系統(tǒng)。但遺傳算法運算速度不快，進化過程的規(guī)劃要占用較大的存儲空間和運算時間。 在這個構造出的勢場中，每一個點都具有自己勢場的大小和方向， 機器人沿著合成的勢場力方向運動，繞開障礙物，向目標點運動 [15]。江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 4 其中在態(tài)勢分析部分，現(xiàn)今 主要 的實現(xiàn)方案 有以下 兩 種： （ 1） 建立模糊 變量 基于模糊關系的模糊變換是模糊控制中極為重要的運算過程。 （ 3）得到著名期刊、國際研討會議的高度重視 機器人足球正以一種高科技對抗性的形式贏得學術界的認同。 在 FIRA 比賽蓬勃開展的同時 ，有關機器人足球系統(tǒng)和機器人足球競賽的理論研究也取得了長足的進步。 Situation analyzing。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內容。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任 務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 江蘇大學 20xx 級 本科畢業(yè)論文 III 摘 要 機器人足球是人工智能領域與機器人領域的基礎研究課題，是一個極富挑戰(zhàn)性的高技術密集型項目。通過機器人的相互協(xié)作來完成一些復雜的問題，取締了在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的人工作業(yè)，同時，它強大的運算能力、通訊能力以及事物處理能力也為人們的工作生活帶來不可估量的影響。一些學術刊物如《 Artificial Intelligence Jo