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全自主足球機器人系統研究與設計工程碩士學位論文

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更新時間：2012-07-07
發布人：liwefe

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全自主足球機器人系統研究與設計工程碩士學位論文填報說明

一、開題報告中必須采用計算機輸入和打印。
二、開題報告為A4大小，于左側裝訂成冊。
三、開題報告要求摘要
開題報告的內容應包括：
1、課題的研究意義、國內外現狀；
2、與本課題有關的工作積累和已有的研究工作成績；
3、指出課題難點和擬解決的關鍵問題；擬采取的研究方法、技術線路、試驗方案及其可行性。
4、計劃進度和預期成果；
四、開題報告一式二份研究生、學院各存檔一份。

一、立論依據
課題來源、選題依據和背景情況、課題研究目的或工程應用價值
足球機器人作為人工智能與機器人學科實驗研究的載體和小型高科技對抗的平臺，是介于結構化與非結構化的動態未知環境的多智能體實時控制系統。目前的移動機器人按照視覺系統和決策方式不同，可分為全局視覺的半自主型足球機器人和基于自主視覺的全自主型足球機器人自主兩類。在機器人足球比賽中路徑規則是決策系統的核心。分為位置規則和路徑選擇兩大部分：其中位置規劃用來確定起始點和終止點。路徑選擇則在起始點和終止點之間確定最優路徑。
足球機器人在進行工作時，往往要求根據某一準則，在工作空間沿一條最優（或近似最優）的線路行走，人們提出了路徑規劃的可勢圖法，人工試場法等。但是，可勢圖法的搜索路徑復雜，效率不高；而人工試場法有可能產生極小路徑點，使得機器人停滯不前，無法從全局上把握路徑的質量。
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，已陸續應用于一些不同的學科領域。作為通用型隨機優法方法，它吸收了昆蟲王國中螞蟻的行為特征，有時也稱為螞蟻系統（Ant system）。生物世界中的螞蟻在搜索食物時，能在其走過的路徑上釋放一種信息激素（Pheromone），使得一定范圍內的其它螞蟻能夠感覺到并影響其行為。當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，當螞蟻巢穴與食物源之間出現障礙物時，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，經過一段時間的正反饋，最終收斂到最短路徑。本文探討利用螞蟻算法解決機器人路徑規劃問題。
自主式足球機器人研究成果將廣泛應用于群體作業的場合，如機器人生產線，柔性加工工廠，海洋勘探，星球探索，核電站，消防，無人作戰飛機群，無人作戰坦克群等。
該系統應用到工業，農業，服務業和國防中，都會產生巨大的效益。在工業應用中，移動機器人系統的柔性會極大地加快企業的轉產速度，實現柔性加工；在服務業和農業中，它能夠代替人完成某些除非性勞動或高負荷的作業，增加人們的休閑時間，提高生活質量；在國防中，它可以實現由無人飛機或無人坦克代替軍隊進行作戰，最大限度地減少人員的傷亡。另外系統中的控制策略還可以應用于機場調度和交通管理等相關的領域。

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