基于遺傳算法的足球機器人路徑規劃

　　摘要：足球機器人系統是一個(gè)智能型系統，并且處于一個(gè)具有實(shí)時(shí)對抗性的動(dòng)態(tài)的復雜環(huán)境系統中。路徑規劃層是機器人決策系統的核心之一。本文研究了足球機器人系統的運動(dòng)學(xué)原理，討論了遺傳算法在足球機器人路徑規劃中的應用，使機器人能避開(kāi)障礙物從給定點(diǎn)到目標點(diǎn)找到一條比較短的路徑，進(jìn)行仿真實(shí)驗，比較了不同遺傳代數對路徑規劃的影響。

　　引言

　　機器人足球比賽近年來(lái)在全世界廣泛盛行，其中足球機器人的路徑規劃問(wèn)題也成為當下學(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、強魯棒性和內在并行性等特點(diǎn)，在路徑規劃、自動(dòng)控制和模式識別等領(lǐng)域得到廣泛應用。

　　足球機器人系統

　　足球機器人子系統

　　對足球機器人進(jìn)行路徑規劃主要達成兩個(gè)目標：一是為了完成某項動(dòng)作，二是為了避障以實(shí)現安全的運行。足球機器人的路徑規劃具有復雜性、隨機性、多目標和多約束等特點(diǎn)。足球機器人系統由以下幾個(gè)部分組成：

　　1)機器人小車(chē)子系統：由多個(gè)機器人小車(chē)組成;

　　2)視覺(jué)子系統：由攝像機、圖像識別系統組成;

　　3)通訊子系統：由無(wú)線(xiàn)電發(fā)射板組成;

　　4)決策子系統。

　　足球機器人系統如圖1所示，首先由視覺(jué)子系統進(jìn)行場(chǎng)景識別，然后傳遞給決策子系統處理，再通過(guò)通訊子系統發(fā)出指令，最后足球機器人完成動(dòng)作?！　?/p>

 

　　決策系統為仿真足球機器人系統的核心，主要分為四部分：

　　1) 信息處理層：接受外部信息進(jìn)行處理，轉換坐標信息;

　　2) 分區決策層：進(jìn)行場(chǎng)地分區，確定機器人隊形和分配角色;

　　3) 路徑規劃層：路徑規劃層接收到上一層分區決策層所傳遞的信息，本層的主要任務(wù)是對機器人完成任務(wù)所需的運動(dòng)軌跡進(jìn)行規劃，因此足球機器人是否能夠順利地完成任務(wù)是本層的關(guān)鍵，也是決策系統的關(guān)鍵;

　　4) 運動(dòng)層：執行該機器人所分配的任務(wù)。