全自主足球機(jī)器人系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)工程碩士學(xué)位論文
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- 全自主足球機(jī)器人系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)工程碩士學(xué)位論文填 報(bào) 說 明
一、開題報(bào)告中必須采用計(jì)算機(jī)輸入和打印。
二、開題報(bào)告為A4大小，于左側(cè)裝訂成冊(cè)。
三、開題報(bào)告要求摘要
開題報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括：
1、課題的研究意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀；
2、與本課題有關(guān)的工作積累和已有的研究工作成績；
3、指出課題難點(diǎn)和擬解決的關(guān)鍵問題；擬采取的研究方法、技術(shù)線路、試驗(yàn)方案及其可行性。
4、計(jì)劃進(jìn)度和預(yù)期成果；
四、開題報(bào)告一式二份研究生、學(xué)院各存檔一份。
一、立論依據(jù)
課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的或工程應(yīng)用價(jià)值
足球機(jī)器人作為人工智能與機(jī)器人學(xué)科實(shí)驗(yàn)研究的載體和小型高科技對(duì)抗的平臺(tái)，是介于結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的動(dòng)態(tài)未知環(huán)境的多智能體實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。目前的移動(dòng)機(jī)器人按照視覺系統(tǒng)和決策方式不同，可分為全局視覺的半自主型足球機(jī)器人和基于自主視覺的全自主型足球機(jī)器人自主兩類。在機(jī)器人足球比賽中路徑規(guī)則是決策系統(tǒng)的核心。分為位置規(guī)則和路徑選擇兩大部分：其中位置規(guī)劃用來確定起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。路徑選擇則在起始點(diǎn)和終止點(diǎn)之間確定最優(yōu)路徑。
足球機(jī)器人在進(jìn)行工作時(shí)，往往要求根據(jù)某一準(zhǔn)則，在工作空間沿一條最優(yōu)（或近似最優(yōu)）的線路行走，人們提出了路徑規(guī)劃的可勢(shì)圖法，人工試場(chǎng)法等。但是，可勢(shì)圖法的搜索路徑復(fù)雜，效率不高；而人工試場(chǎng)法有可能產(chǎn)生極小路徑點(diǎn)，使得機(jī)器人停滯不前，無法從全局上把握路徑的質(zhì)量。
螞蟻算法(ant algorithm)近幾年問世并逐漸引起重視的一種新的仿生算法，已陸續(xù)應(yīng)用于一些不同的學(xué)科領(lǐng)域 。作為通用型隨機(jī)優(yōu)法方法，它吸收了昆蟲王國中螞蟻的行為特征，有時(shí)也稱為螞蟻系統(tǒng)（Ant system）。生物世界中的螞蟻在搜索食物時(shí)，能在其走過的路徑上釋放一種信息激素（Pheromone），使得一定范圍內(nèi)的其它螞蟻能夠感覺到并影響其行為。當(dāng)某路徑上通過的螞蟻越多，留下的信息素軌跡（Trail）也越多，以致信息素強(qiáng)度增大，后來的螞蟻選擇該路徑的概率也越高。這種選擇過程被稱為螞蟻的自催化行為（Auto catalytic Behavior）。
特別地，當(dāng)螞蟻巢穴與食物源之間出現(xiàn)障礙物時(shí)，螞蟻不僅可以繞過障礙物，而且通過蟻群信息素軌跡在不同路徑上的變化，經(jīng)過一段時(shí)間的正反饋，最終收斂到最短路徑。本文探討利用螞蟻算法解決機(jī)器人路徑規(guī)劃問題。
自主式足球機(jī)器人研究成果將廣泛應(yīng)用于群體作業(yè)的場(chǎng)合，如機(jī)器人生產(chǎn)線，柔性加工工廠，海洋勘探，星球探索，核電站，消防，無人作戰(zhàn)飛機(jī)群，無人作戰(zhàn)坦克群等。
該系統(tǒng)應(yīng)用到工業(yè)，農(nóng)業(yè)，服務(wù)業(yè)和國防中，都會(huì)產(chǎn)生巨大的效益。在工業(yè)應(yīng)用中，移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的柔性會(huì)極大地加快企業(yè)的轉(zhuǎn)產(chǎn)速度，實(shí)現(xiàn)柔性加工；在服務(wù)業(yè)和農(nóng)業(yè)中，它能夠代替人完成某些除非性勞動(dòng)或高負(fù)荷的作業(yè)，增加人們的休閑時(shí)間，提高生活質(zhì)量；在國防中，它可以實(shí)現(xiàn)由無人飛機(jī)或無人坦克代替軍隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)，最大限度地減少人員的傷亡。另外系統(tǒng)中的控制策略還可以應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)調(diào)度和交通管理等相關(guān)的領(lǐng)域。
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