基于人工免疫思維進化算法的足球機器人路徑規(guī)劃.pdf

1、足球機器人系統(tǒng)是機器人研究的一個分支，屬于可行走智能機器人系統(tǒng)。它是由硬件或仿真機器人進行的足球比賽，既是一個多智能體系的典型問題，又是研究分布式智能體的理想平臺。 如今，足球機器人已經(jīng)成為人工智能和機器人學的測試平臺，未來的五十年中，人工智能的主要問題是“多智能體動態(tài)環(huán)境中的問題求解”，其測試平臺就是足球機器人比賽系統(tǒng)。因為足球機器人系統(tǒng)具有典型性、可行性、客觀性、綜合性的特點，所以它是連接基礎研究與應用技術開發(fā)的橋梁。同時，

2、足球機器人也是推動信息自動化領域的產(chǎn)、學、研相結(jié)合的重要途徑。 與足球機器人相關的研究主要集中在軟硬件平臺、運動控制、多智能體合作與路徑規(guī)劃。其中的路徑規(guī)劃是足球機器人智能體系中的一個重要環(huán)節(jié)，它的適應性強弱和實現(xiàn)上的難易直接影響到智能水平。 足球機器人系統(tǒng)中，路徑規(guī)劃是高層決策和底層控制間的銜接部分，路徑規(guī)劃算法的性能在很大程度上影響機器人隊員的性能。機器人路徑規(guī)劃問題可定義為：給定機器人的出發(fā)點和目標點，在有固定或移

3、動障礙物的環(huán)境中，規(guī)劃一條無碰撞的、滿足某種最優(yōu)準則的路徑，使機器人按照規(guī)劃的結(jié)果運動到目標點。最優(yōu)準則可以是所消耗的能量最小、所用時間最短、路徑長度最短等。 伴隨著人工生命科學在智能控制理論中的深入發(fā)展與日趨成熟，它給機器人提供了更多的技巧與戰(zhàn)術，路徑規(guī)劃問題可以通過各種人工智能算法加以解決。 工程技術人員正在不斷地研究受人類自然機制啟發(fā)的各種計算方法?？梢哉f免疫系統(tǒng)是獲得人工智能方法的重要源泉之一。由于免疫系統(tǒng)在顯示

4、學習、適應性、記憶機制等方面有明顯優(yōu)勢，所以它可以給人們提供豐富的靈感和啟示。受人類免疫系統(tǒng)的啟發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)提出了各種人工免疫算法。 思維進化算法是模擬人類思維進化過程的一種新型進化算法，其中的趨同與異化的概念對于目前正在大量廣泛研究的人工免疫算法有著重要的啟示。 根據(jù)人工免疫和思維進化的特點，本文提出了人工免疫思維進化算法(AIMEA)。 該算法結(jié)合人工免疫與思維進化算法的特點，引入了趨同半徑和異化半徑的概念，

5、這樣抗體根據(jù)克隆擴增和受體編輯的原理分別進行局部競爭和全局競爭，實現(xiàn)了兩層搜索機制，并且引入一種基于矢量距的概率選擇方法。另外，算法中強調(diào)了免疫記憶的優(yōu)良抗體保持作用。對算法進行了收斂性證明和函數(shù)優(yōu)化實驗。 論文主要討論了足球機器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，描述了足球機器人仿真平臺及其數(shù)學模型，分析了人工免疫算法和思維進化算法。在此基礎上提出了一種人工免疫思維進化算法，對算法進行了分析和實驗，通過仿真實驗，說明了該算法有機地結(jié)合了人工免