RoboCup四腿機器人決策系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、RoboCup機器人足球世界杯賽是近年來國際人工智能和機器人相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點，為動態(tài)不可預(yù)測性環(huán)境中多主體系統(tǒng)的研究提供了典型的背景和共同的問題。本文以Sony ERS-7型四腿機器人為研究對象和實驗平臺，以RoboCup四腿組比賽為直接目標(biāo)，就個體機器人軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，決策系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的確定，以及決策系統(tǒng)中技能、角色和協(xié)作的實現(xiàn)等關(guān)鍵問題進行了分析和研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)了同濟大學(xué)四腿機器人組(TJ-Ark)參加RoboCu

2、p2006四腿組比賽的機器人決策系統(tǒng)。 RoboCup四腿機器人足球比賽是一個典型的多主體動態(tài)不確定性環(huán)境，并具有對抗性。在比賽中，不同球隊的機器人之間的關(guān)系是對抗的、競爭的；同隊的機器人之間則是合作的、互助的。為了完成動態(tài)不確定環(huán)境下的復(fù)雜任務(wù)，個體機器人需要與團隊中的其他機器人進行交互協(xié)作。因而，在設(shè)計其體系結(jié)構(gòu)時，不僅要考慮機器人個體的行動能力和感知能力，還需要考慮多個機器人間通信能力、任務(wù)分配能力和決策能力的實現(xiàn)。TJ-

3、Ark四腿機器人系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)由五個子系統(tǒng)構(gòu)成，即動作控制子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)、定位子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)，滿足了實現(xiàn)RoboCup比賽分布式多機器人系統(tǒng)的需要。TJ-Ark機器人決策系統(tǒng)采用混合式結(jié)構(gòu)，分為兩個軟件層次實現(xiàn)：技能決策和高層決策，高層決策還可以更詳細地分作組隊決策和角色決策兩層。其中，技能決策的實現(xiàn)采用反應(yīng)式結(jié)構(gòu)，高層決策設(shè)計采用慎思式結(jié)構(gòu)。實踐證明，這種混合式的決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集反應(yīng)式和慎思式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點于一體，

4、靈活有效。 找球和跟球，走向球，抓球，帶球以及主動定位這5個基本技能決策的設(shè)計與實現(xiàn)，使機器人具有了最基本的智能和對環(huán)境的反應(yīng)能力。實現(xiàn)機器人跟球和找球技能的關(guān)鍵是組合控制機器人的腿部動作和頭部動作。曲線走向球技能專門為球在自方球門附近及球場邊緣的情況設(shè)計，避免了將球誤碰入自方球門和碰出球場。抓球技能通過配合控制四腿機器人的頭部，下巴以及前腿實現(xiàn)。采用抓球技能控球，即使在被對方推擠的情況下，機器人也不容易丟球。帶球技能的設(shè)計是為

5、了使機器人成功抓球后，能夠帶球調(diào)整位置。主動定位技能通過控制機器人頭部看定位協(xié)方差最大方向上的標(biāo)志桿，以提高定位精度，從而保證了決策的正確性和準(zhǔn)確性。 高層決策中，設(shè)計組隊決策的目的在于使多機器人系統(tǒng)在比賽中能夠靈活地選擇組隊隊形。TJ-Ark決策系統(tǒng)設(shè)計了兩種組隊隊形，機會主義隊形和有助攻隊形，以適應(yīng)不同的比賽場地。角色決策主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)機器人的角色行為規(guī)劃，共享傳感信息進行動態(tài)角色分配和站位協(xié)作。TJ-Ark主攻機器人的行為規(guī)