基于遺傳算法的足球機器人路徑規(guī)劃

　　摘要：足球機器人系統(tǒng)是一個智能型系統(tǒng)，并且處于一個具有實時對抗性的動態(tài)的復雜環(huán)境系統(tǒng)中。路徑規(guī)劃層是機器人決策系統(tǒng)的核心之一。本文研究了足球機器人系統(tǒng)的運動學原理，討論了遺傳算法在足球機器人路徑規(guī)劃中的應用，使機器人能避開障礙物從給定點到目標點找到一條比較短的路徑，進行仿真實驗，比較了不同遺傳代數(shù)對路徑規(guī)劃的影響。

　　引言

　　機器人足球比賽近年來在全世界廣泛盛行，其中足球機器人的路徑規(guī)劃問題也成為當下學術界的研究熱點。遺傳算法由于其自身的智能性搜索、強魯棒性和內在并行性等特點，在路徑規(guī)劃、自動控制和模式識別等領域得到廣泛應用。

　　足球機器人系統(tǒng)

　　足球機器人子系統(tǒng)

　　對足球機器人進行路徑規(guī)劃主要達成兩個目標：一是為了完成某項動作，二是為了避障以實現(xiàn)安全的運行。足球機器人的路徑規(guī)劃具有復雜性、隨機性、多目標和多約束等特點。足球機器人系統(tǒng)由以下幾個部分組成：

　　1)機器人小車子系統(tǒng)：由多個機器人小車組成;

　　2)視覺子系統(tǒng)：由攝像機、圖像識別系統(tǒng)組成;

　　3)通訊子系統(tǒng)：由無線電發(fā)射板組成;

　　4)決策子系統(tǒng)。

　　足球機器人系統(tǒng)如圖1所示，首先由視覺子系統(tǒng)進行場景識別，然后傳遞給決策子系統(tǒng)處理，再通過通訊子系統(tǒng)發(fā)出指令，最后足球機器人完成動作?！　?/p>

 

　　決策系統(tǒng)為仿真足球機器人系統(tǒng)的核心，主要分為四部分：

　　1) 信息處理層：接受外部信息進行處理，轉換坐標信息;

　　2) 分區(qū)決策層：進行場地分區(qū)，確定機器人隊形和分配角色;

　　3) 路徑規(guī)劃層：路徑規(guī)劃層接收到上一層分區(qū)決策層所傳遞的信息，本層的主要任務是對機器人完成任務所需的運動軌跡進行規(guī)劃，因此足球機器人是否能夠順利地完成任務是本層的關鍵，也是決策系統(tǒng)的關鍵;

　　4) 運動層：執(zhí)行該機器人所分配的任務。