足球機器人智能決策系統技術方案

足球機器人智能決策系統：足球機器人系統為人工智能特別是多智能體的研究提供了一個標準的試驗平臺。系統的核心是“腦”即決策系統；在分層遞階決策的基礎上，采取模塊化設計；詳細介紹了決策系統各個模塊包括視覺模塊、決策模塊和控制模塊等，并提出了一系列新的實現方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種足球機器人智能決策系統。足球機器人系統是一個典型的多智能體系統和分布式人工智能系統，涉及機器人學、計算機視覺和模式識別、多智能體系統、人工神經網絡等領域。
技術介紹
機器人足球比賽興起于90年代。它是自動化及機器人領域最具有前瞻性的研究之一，近年來，關于足球機器人的研究在國內發展較快，尤其是FIRA組的mirosot機器人組；而RoboCup組只是從2000年以來才開始普及，且進行的一般都是仿真組的比賽.有關RoboCuP實際機器人組的比賽2002年才開始在上海進行了第一次比賽。
技術實現思路
基于上述情況，特此專利技術足球機器人智能決策系統；足球機器人系統是一個相當復雜的控制系統。RoboCup的F180組足球機器人系統。一般可分為4部分。視覺系統、智能決策系統、無線通訊系統和機器人小車系統。視覺系統可以看作整個系統的輸入反饋部分；機器人是整個系統的“執行機構”；智能決策控制系統就是足球機器人系統的控制器部分；可以看出決策部分是控制系統的決定因素。智能決策控制系統可分成3部分，視覺模塊，決策模塊和控制模塊，而控制模塊又可以分為路徑規劃模塊和無線通訊模塊。視覺模塊從視覺系統中得到原始數據，包括兩隊機器人和球的位置坐標，朝向角，速度以及各種狀態數據等；原始數據經過卡爾曼濾波之后，用線性預測法預測下一步機器人、球的位置，速度等；濾波后的數據和預測的數據作為決策模塊的輸入，通過分析這些數據，判斷場上狀態，進而決定各個機器人的動作、目標點及速度等。路徑規劃模塊根據決策系統做出的判斷，規劃路徑，計算各個機器人的期望速度，最后由無線通訊模塊通過通訊系統傳遞給場上機器人。具體實施方法視覺模塊:由于足球機器人系統實時性要求較高，要求圖像辨識速度達到每秒25幀以上。特別是由于比賽場地燈光不均勻，所以誤辨識和噪聲不可避免。例如.由于誤辨識引起辨識出來的機器1.人的數據發生位置跳變等。為了更好地控制機器人，采用擴展Kalman-Bucy濾波法[.進行濾波，Kalman-Bucy濾波法如下。問題可以歸結為:已知觀測向量zl，z2，......，z~，求i的均方意義下的最優估計，系統方程和觀測向量的觀測方程式可以表示為:Xk = Fm)Zk = H (Xk，Vk)Zk是第k步時的觀測值，Uk是k步時的輸入，W和U是期望為O的高斯白噪聲，其協方差分別為Q和R。在下面的討論中Xk表示X的狀態估計值。 擴展Kalman-Bucy濾波法具體操作起來分為兩步進行:(I)根據系統動態模型更新狀態估計值及其協方差Xk = F(X1^UkJ)Pk = ΑΛ-Λ^Α-ΛPk是X~k的協方差差，Ak和Wk是第k步廠(.)關于狀態估計及噪聲序列Wi的雅可比行列式。(2)把實際系統的觀測值復合到狀態估計中Kk = PkHk(HkPk-H1^VkRkVk)-1Xk = Xk+Kk(Zk-H(Xk，0)) Pk= (1-KkHk)Pk-Hk是第Vk步h(.)關于狀態觀測和噪聲序列Vi的雅可比行列式。通過設置不同的狀態變量。可以分別用上述公式對有關機器人和球的數據分別進行濾波估計。數據進行濾波后。簡單地用線性預測法預測下一幀機器人和球的位置信息和速度信息等。2.決策模塊，決策模塊完成中層結構決策協調層和運動規劃層的任務。決策模塊根據場上形勢(控球方。比分等)采取不同的模式。進攻模式還是防守模式。并且根據模式采取不同的陣形。然后動態分配角色。前鋒、后衛、守門員分別采取不同的控制策略。3.控制模塊，控制模塊包括2個子模塊。路徑規劃和無線通訊。路徑規劃根據決策模塊的輸出。規劃機器人動作的路徑。無線通訊模塊在路徑規劃完畢后。將每個機器人的期望速度通過無線通訊系統傳給場上機器人。(I)路徑規劃模塊，路徑規劃模塊屬于基本動作層的內容。完全的路徑規劃控制。路徑規劃器根據視覺模塊的預測數據以及決策模塊提供的期望的位置和速度。對機器人的路徑進行規劃。已知初始位置(XQ，YQ，￠-)以及目標位置(x°，Y°，￠- °)。可根據下列公式計算2個機器人輪子速度。Θ 1 = Θ +min (a, tan-1 (c/d))Δ = Θ L φ(t, r) = (cos2 Δ *sgn (cos Δ ), sin2 Δ * (sin Δ ))ν = V (t~r)vr = V (t+r)θ是機器人到目標點(ζ.，Y.)的方向。Φ是機器人的方向。V是期望的速度，d是到目標點的距離，c是清除參數，t和r是控制機器人運動方向的中間變量，當機器人繞到Φ°時這個參數保持機器人到目標點的距離為C。當規劃的路徑前面有障礙物時，應該考慮避障；避障算法集成在運動控制中，通過基于路徑上突然出現的障礙物來調整目標的方向。如果目標的方向太靠近障礙物。方向的調節是通過預置的障礙物的清除參數的切線。由于運動控制算法是連續運行，避障分析一直不斷地重新規劃無障路徑。(2)無線通訊模塊，無線通訊模塊主要的任務是把期望的機器人速度通過PC的I/O 口傳送給無線電發射板。最主要的問題就是選擇串口還是并口通訊，基于以下幾個原因，我們選擇了串口:①現在所用操作系統是win2000，如果用并口，必須寫相應的驅動程序，增加了開發的難度。②串口開發起來比并口更容易，簡單直接。可以直接使用系統提供的API函數，也可以使用一些由別人免費提供的串口類。③至于通訊速率，PC機提供的串口速率完全可以滿足足球機器人系統的實時性要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
足球機器人智能決策系統：該系統就是足球機器人系統的控制器部分。

【技術特征摘要】
1.球機器人智能決策系統:該系統就是足球機器人系統的控制器部分。2.根據權利要求1的足球機器人智能決策系統，此系統可分成3部分，視覺模塊，決策模塊和控制模塊，而控制模塊又可以分為路徑規劃模塊和無線通訊模塊。3.根據權利要求2的足球機器人智能決策系統中模塊，則其定義為視覺模塊從視覺系統中得到原始數據，包括兩隊機器人和球的位置坐標，朝向角，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊際榮，
申請(專利權)人：鎮江華揚信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：