基于遺傳算法的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃

　　摘要：足球機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)智能型系統(tǒng)，并且處于一個(gè)具有實(shí)時(shí)對(duì)抗性的動(dòng)態(tài)的復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)中。路徑規(guī)劃層是機(jī)器人決策系統(tǒng)的核心之一。本文研究了足球機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，討論了遺傳算法在足球機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用，使機(jī)器人能避開(kāi)障礙物從給定點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)找到一條比較短的路徑，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，比較了不同遺傳代數(shù)對(duì)路徑規(guī)劃的影響。

　　引言

　　機(jī)器人足球比賽近年來(lái)在全世界廣泛盛行，其中足球機(jī)器人的路徑規(guī)劃問(wèn)題也成為當(dāng)下學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。遺傳算法由于其自身的智能性搜索、強(qiáng)魯棒性和內(nèi)在并行性等特點(diǎn)，在路徑規(guī)劃、自動(dòng)控制和模式識(shí)別等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　足球機(jī)器人系統(tǒng)

　　足球機(jī)器人子系統(tǒng)

　　對(duì)足球機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃主要達(dá)成兩個(gè)目標(biāo)：一是為了完成某項(xiàng)動(dòng)作，二是為了避障以實(shí)現(xiàn)安全的運(yùn)行。足球機(jī)器人的路徑規(guī)劃具有復(fù)雜性、隨機(jī)性、多目標(biāo)和多約束等特點(diǎn)。足球機(jī)器人系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：

　　1)機(jī)器人小車(chē)子系統(tǒng)：由多個(gè)機(jī)器人小車(chē)組成;

　　2)視覺(jué)子系統(tǒng)：由攝像機(jī)、圖像識(shí)別系統(tǒng)組成;

　　3)通訊子系統(tǒng)：由無(wú)線電發(fā)射板組成;

　　4)決策子系統(tǒng)。

　　足球機(jī)器人系統(tǒng)如圖1所示，首先由視覺(jué)子系統(tǒng)進(jìn)行場(chǎng)景識(shí)別，然后傳遞給決策子系統(tǒng)處理，再通過(guò)通訊子系統(tǒng)發(fā)出指令，最后足球機(jī)器人完成動(dòng)作。　　

 

　　決策系統(tǒng)為仿真足球機(jī)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(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)信息;

　　2) 分區(qū)決策層：進(jìn)行場(chǎng)地分區(qū)，確定機(jī)器人隊(duì)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(wù)是對(duì)機(jī)器人完成任務(wù)所需的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，因此足球機(jī)器人是否能夠順利地完成任務(wù)是本層的關(guān)鍵，也是決策系統(tǒng)的關(guān)鍵;

　　4) 運(yùn)動(dòng)層：執(zhí)行該機(jī)器人所分配的任務(wù)。