1、西北工业大学硕士学位论文机器人足球比赛中的实时智能技术研究 姓名：刘丽申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术 指导教师：李孝安 20040301西北工业大学硕士论文 ， ， ， ， ， ， （ ），（ ）， （），（ ）， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， ， 西北工业人学硕士论文第一章绪论 第一章绪论 机器人足球比赛，是近年来在国际上迅速开展起来的高技术对抗活动，它是体育与高科技结合的产物，比赛融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、机器人视觉与传感融合技术、决策与对策、智能控制等多学科高新技术。作为小平台上的技
2、术战争，它正在被越来越多的研究人员所关注。论文的研究背景人工智能是一门极富挑战性的学科，它从年正式提出以来，已经取得了很大的进展和成功。年公司研制的计算机深蓝（ ）战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫（ ），这一消息 轰动世界，成 为人工智能学科历史上的一个里程碑，而近几年发展起来的机器人足球比赛被越来越多的学者看作是人工智能历史上又一个里程碑项目。机器人足球的诞生 年，加拿大不列颠哥伦比亚大学的 教授在会议上首次提出了开展机器人足球比赛的想法，目的在于为人工智能和智能机器人学科的发展提供一个具有标志性和挑战性的课题。同时，机器人足球的倡导者则提出了他们新的梦想：在年，一个全自主的类人型机器人足球 队
3、，按照国际足联的规则，战胜当时的人类足球世界杯冠军队。正是这一梦想，吸引了科学界各个领域研究者加入机器人足球这个世界，加快了相关学科的发展，尤其是使人工智能学科迈向了新的纪元。机器人足球的发展 在 首次提出机器人进行足球比赛的设想之后不久，“关于人工智能领域重大挑战的研讨会”在东京召开，与会人员对制造和训练机器人进行足球比赛以促进相关领域的研究进行了探讨；年，（）国际联合会在东京成立，正式注册瑞士伯尔尼，该组织每年举办一次国际赛事，目的在于促进分布式人工智能与智能机器人技术的研究和教育，希望经过年左右的努力，可以使机器人足球队战胜人类足球冠军。 年联合会与国际人智能协会（ ）在日本的名古屋联合
4、举办首届比赛及会议，当时有个国家支球 队参加了比赛，目前，世界上最先进的类人机器人在日本。年，日本本田技术研究公司研制了身高厘米，体重公斤的机器人阿西莫：年月日，索尼公司推出了跑步机器人，它能够以每分钟米的速度跳跃，西北工业大学硕土论文第一章绪论的一个原型甚至可以双腿跳跃，投掷棒球或者手持扇子跳日本传统舞蹈。这些类人机器人的开发，无疑给的梦想实现带来了希望。历届比赛情况如表所示： 表 历届比赛：比赛时间地点备注第一届日本名古屋仿真组参赛队 伍达到支第二届法国巴黎参赛队伍达到支第三届瑞士斯德哥尔摩有腿组 成为正式比赛项目第四届澳大利亚塞尔本中科大首次参加比 赛第五届名美国西雅图类人组成为正式比赛
5、项目第六届日本福冈清华大学获仿真 组冠军，北京 理工大学仿真组亚军第七届意大利帕多瓦展开中国高校参赛队伍历史最多 除了国际联合会之外，国际上还有一个有关机器人足球比赛的著名组织国际机器人足球联盟（， ），它和一样，在机器人足球界占有举足轻重的地位。 的起源与发展和韩国科学（技术）院（）是密不可分的。年，的金钟焕教授提出了微机器人足球比赛（）的想法：年，在韩国高等技术研究院所在的韩国大田举办了第一场国际比赛；年月，第二届机器人足球比赛（ ）在韩国举行，同时，国际机器人足球联盟向世界宣告成立，自此，在全球范围内每年举 行一次世界杯比赛（ ），同 时举办学术年会（ ），供参赛者交流有关及其人足球的研
6、究经验和技术。这一年的月，在哈尔滨工业大学成立了国际机器人足球联盟中国分会（简称中国分会），中国分会每年也举办一次全国范围的机器人足球锦标赛，作为世界杯比赛的地区 预选赛，推动国内机器人足球研究的发展。的比赛项目主要有：超微机器人足球比赛，微型机器人足球比赛，仿真机器人足球比赛，小型机器人足球比赛 ，自主式机器人足球比赛，类人机器人足球比赛和机器人标准动作比赛 从年至今，机器人足球比赛己经经历了年的发展，而且，在中国，越来越多的科研院所、高等学府把机器人足球研究工作当成是提高领域研究的手段。表是机器人足球比赛发展的历史：表： 发展历史：比赛名称比赛地点参赛规模比赛项目冠军韩国大田个国家 支球队
7、 ， 韩国大田个国家 支球队 法国巴黎经预选赛后 支球队 ， 两北卜业少、价映 ，文第一章绪论 巴西坎尔纳斯 经预选赛后个国家支球队 而 澳大利亚洛克汉普敦 经预选赛后各国家支球队 中国北京个国家 支球队 ， （：）， （：） 韩国汉城等 个国家和地区支球队 ， ，（：）， （：） 奥地利维也纳 个国家支球队 （：）（：）中国的机器人足球发展 在中国，最早开展机器人足球比赛的是东北大学。年， 东北大学牛牛队远赴巴西参加比赛，这是中国机器人足球队首次在世界舞台止几壳相。同年，国内开始举办机器人足球比赛，但是参赛队伍还不是很多。到年，世界杯比赛在北京举行，国内机器人足球才迅速发展起来。年，中国自动
8、化学会机器人竞赛工作委员会成立，到年，中国（包括台湾）己经在、足球世界杯比赛中取得个冠军。年月，我校教务处组织成立了西北工业大学机器人足球队，旨在提高学生的创新能力，为我校机器人足球的研究奠定基础，并准备参加年月初在哈尔滨工业大学举办的“哈工大杯”第四届全国机器人足球锦标赛暨年奥地利维也纳世界杯机器人足球大赛中国队选拔赛，以及月日在中国科技馆举行的 马斯特杯中国机器人大赛”。同时，也希望能够借助国内国际赛事，加速发展我校的机器人足球的研究进展。沦文的研究内容针对机器人足球比赛，将切实有效的实时智能技术应用于所搭建的足球机器人系统框架之中，在机器人足球这个小平台上进行相关智能技术的研究，同西北业
9、人学 硕论文第一章 绪论时构造出具有强人进攻能力和完美防守能力的机器人足球决策子系统是本论文研究的：点。本论文结合具体的比赛项目，从足球机器人系统研究、实时智能技术的研究以及如何将实时智能技术有效应用于足球机器人系统三方面展开讨论 本文作者作为西北工业大学机器人足球队成员，结合自己在研究小组的工作内容着重讨论人工智能，尤其是实时智能应用于机器人足球领域的各种技术以及相应的应用结果，使机器人足球成为人工智能研究的平台口足球机器人系统 机器人足球比赛，作为近年来在国际迅速开展起来的高技 术对抗活 动，它是体育与高科技结合的产物，比赛融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、机器人视觉与传感
10、融合技术、决策与对策、智能控制等多学科高新技术。作为小平台上的技术战争，它正在被越来越多的研究人员所关注。一个典型的足球机器人系统可以描述为：多个机器人活动在一个实时、噪声以及对抗性的复杂环境下，通过协作、配合朝向一个共同的目标（或完成复杂任务）。机器人足球借“足球”这个风靡世界的体育活动形式，通过各种国际人赛，不断推动机器人学、计算机视觉、自动控制、人工智能、多智能体系统等相关领域的科研工作的迅速发展，进而为相关技术在生产及生活中的应用扫下良好的基础。 对于国际机器人足球联盟（）所组织的机器人足球比赛来说，场上的各个机器人在一个固定大小的平台上，扮演不同的角色，通过一定的协作互相配合，完成进
11、球这个共同目标，这就使得机器人足球成为人工智能等领域研究的 个标准平台。类似于多智能体技术、人工神经网络技术、进化计算等实时智能技术都可以在这个标准统一的平台上应用、检测。一般所说的足球机器人系统由四部分构成，它们分别是：视觉子系 统、决策子系统、无线通讯子系统和机器人车体子系统。决策子系统是人工智能应用的重点领域，由于决策部分强调比赛的实时性，所以有关实时智能的理论和算法可以在决策子系统中应用。实时智能技术人智能技术在上个世纪年代 产生。该领域之内随之出现了专家系统、人神经网络、人工免佼系统、人工生命等新兴的智能技术迄今为止，这一学科得到了蓬勃的发展。 人工智能（ ）属于计算机科学的领域，它
12、以计算机技术为基础，试图理解和实现模拟人类智力和感觉这样的属性。人工智能可以分成几个学科，它们甸个都是独特的，但是又常常结合使用。足球机器人系统本身也是人工智能一个很好的应用平台。 实时智能（ ）是将实时技术和人智能技术相结合而产生的一个新兴研究领域。其研究领域非常广泛，涵盖了实时系统开两北工业大学硕论文发方法、实时调度算法、实时核、 第一章绪论实时推理与决策等诸多方面。随着信息技禾的迅猛发展，实时系统己经不仅仅局限在传统的军事和工业控制领域，而是渗透到了社会生活的各个层面，如信息家电、等。“实时”实际上己经成为了一种无处不在的计算。 在本文中主要研究具有一定实时性的智能技术，如人工神经网络、
13、遗传算法、决策树等等，希望通过一定的仿真研究提高其性能使其在足球机器人系统的设计中发挥作用。实时智能技术在足球机器人系 统中的应用 在足球机器人决策子系统开发过程中，不少研究人员将人工神经网络、进化计算、多智能体方法、专家系统、决策、对策与博弈理论、轨迹规划、模糊逻辑等应用于其中。在机器人足球这个平台上进行人工智能，特别是具有很好实时性的智能技术的研究，并取得了一定的成果。但是，机器人足球的发展才刚刚起步，很多理论研究还不完善，所采用的算法还有待改进。本论文将主要针对实时智能技术如何应用于足球机器人决策子系统进行研究，使用人工智能的相关算法进行策略开发，并在机器人足球比赛的平台上进行算法的仿真
14、和改进。机器人足球比赛作为一个比赛项目，决策子系统的设计实现是其中的关键， 实时智能技术应用于足球机器人系统的效果如何，通过比赛效果和成绩得以体现。我们从类似于机器人运动控制的基础工作做起，在足球机器人系统底层设计完善之后，主要针对决策子系统中路径规划、动作设计、角色选择等问题进行讨论特别地，论文试图在灵活控制机器人的前提下，以路径规划问题作为实例，提出诸如人工神经网络 遗传算法、人工势场法以及虚力场法一系列可以解决这个问题的实时智能方法，并对其仿真比较，寻求适合我们系统的最佳解决途径。通过这一问题的解决，使得机器人能够更有效地完成路径规划，避障或者拦截动作，完善我们足球机器人系统的进攻和防守
15、能力，提高我们在国际国内机器人足球赛场上的竞争实力。论文的组织结构机器人足球是人工智能研究领域一个新兴的研究方向，文章从足球机器人系统的概念、特点、常用设计方法和我们的设计经验出发，从不同角度、不同方面进行了介绍全文共分七章，按如下结构组织：第一章为绪论。介绍了论文的研究背景和目的意义，国内外有关机器人的研究现状、论文的研究内容。第二章从总体上对足球机器人系统进行介绍。首先对实时智能的研究内容和特点、机器人足球的应用领域和主要赛事进行简要介绍，接着着重分析足球机器人系统的体系结构、系统组成、特点和常用技术，并对：规则归西北工业大学硕：论文第一章绪论纳介绍，便于策略设计。 第三章对足球机器人系统
16、的四个子系统的设计方法分别讨论。介绍了小车子系统的结构功能、控制模式和使用方法；对无线通讯子系统的 组成结构和常见问题进行分析：详细讨论视觉子系统的工作流程和比赛系统的视觉部分的操作方法；最后综述介绍了几种常用的决策子系统设计方法。第四章详细介绍了决策子系统的设计方法。作为足球机器人系统的关键环节，决策子系统的设计显得尤为重要，在这一章中，采用自顶向下的分析方法和自底向上的设计方法，根据我们的设计经验，从足球机器人系统中的实体表示、机器人的动作设计、机器人所承担的角色和整个队伍在比赛中呈现的队形等方面进行了详细的说明讨论。第五章主要从实时智能技术在足球机器人系统中的应用方面进行研究。介绍基于神
17、经网络的动作设计方法，基于遗传算法的机器人避障控制方法，以及基于决策树的实时推理技术第六章以路径规划问题为实例，提出实时智能技术的一系列解决方法，如曲线拟合法、人工神经网络法、进化计算法、人工势场法、虚力场法等等，并对它们进行仿真实现和分析比较，最后将虚力场法应用的实际系统中。第七章概括全篇，并对机器人足球的发展进行了总结和展望。西北工业大学硕士论文第二章足球机器人系统 第二章足球机器人系统人工智能的目标及其内容何谓人工智能 人工智能这个术语最早出现在世纪年代，在迄今为止的半个世纪里涌现了类似于博弈、专家系统、人工神经网络、免疫系统等等研究高潮，人工智能领域的学者希望能通过这些研究，用机器来模
18、拟人类的思维或者机理，提高整个人类社会的科学技术水平。 ）义地说，人智能（ ）与人为现象中的智能行为密切相关，这些智能行为包括：感知、推理、学习、交流、复杂环境中的行为等。人工智能的长期目标之一就是开发出具有这些智能行为的机器。此外，人工智能领域的研究人员还希望通过不断的工作理解以上提到的智能行为是否存在与机器、人类以及其他动物中。山此可见，人工智能领域的研究包含了科学和工程的双重目标。人工智能的主要研究内容人工智能发展至今，己经产生了很多实际可用的系统，但是距离人工智能学科的最终目标使机器获得人类级别的智能还很遥远。人工智能的发展经历了高潮和低谷，最终确定了自己研究和应用领域，概括起来有以下
19、几个： 博弈问题：博弈是研究使自己取胜、战胜对手的策略。在决策过程中要 对形势做出恰当的估计，搜寻各种可能的策略组合，通过对比分析确定对自己最有利的策略。其中运用到问题求解、模式识别等方法。机器定理证明：计算机通过模仿人的推理和演绎过程，从最基本的公理 出发，证明定理的正确性。代表方法有 ，王浩教授的王氏算法以及吴文俊的吴方法。程序自动设计：程序自动化是为了设计一种算法。该算法是分层结构的，先提出一些规定。形成最高一级的预算法，并提出下一层算法的规定，然后按照这些规定形成下一级的算法和再下一级的规定，最后完成整个程序。程序自动化较多的研究工作放在了自动程序验证方面，即让计算机自动查找程序中的错
20、误。问题求解：通过对人们求解问题的一般规律、求解问题的思路的研究，编制一个智能程序，依照人们解决问题的方法与步骤，解决问题。自然语言处理：自然语言处理是研究计算机如何运用己有的词法和语法规则，正确理解人们的自然语言，以方便用户的使用与表达。机器学习：研究如何使用机器来模拟人类学习活动，所采用的策略主要有机械学习、通过传授学习、类比学习和通过事例学习叫七业人学 硕卜论文分布式人智能（： 何协调其智能行为（知识 第章足球机器人系统研究在逻辑上或者物理上分散的智能动作者如、技能和规划），求解单据表和多目标问题，为 设计和建立大型复杂的智能系统或计算机支持协同工作（）提供有效途径。主要研究问题有分布式
21、问题求解（），多系统（ ）等。模式识别：模式识别是研究如何从庞大的信息中提取特征，根据特征识 别不同事物的基本原理。智能数据库：智能数据库是研究利用人的推理、想象、记忆原理，实现对数据库的存储、搜索和修改智能数据库通过有效的组织，能够满足人们快速检索和修改数据库的要求。智能机器人：智能机器人能够对外部环境具有一定的适应能力，根据实际的环境信息进行综合处理，并做出正确的响应。在年 教授提出机器人足球的概念之后，人工智能出现了新的研究应用领域，机器人足球在国内外掀起了研究热潮，人们期望看到足球场卜一场真正的人机大战。虽然目前的机器人足球只是完成了象征性的攻防、射门和得分，机器人和人类冠军的比赛可能
22、还要等待年甚至更久，但是机器人足球有望建立人工智能历史上又一个里程碑。机器人足球将是人工智能历史上的新的里程碑作为体育与高科技结合的产物，机器人足球比赛融入了机器人学、机电一休化、通讯与计算机技术、机器人视觉与传感融合技术、决策与对策、智能控制等多学科高新技术，可以反映一个国家信息技术和自动化技术的综合实 力。机器人足球比赛是小平台上的技术战争机器人足球比赛是山硬件或仿真机器人运行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛类似。在国际上，机器人足球比赛主要有两大类：实物机器人足球比赛和仿真机器人足球比赛 实物机器人足球比赛的研究涉及到计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众
23、多学科的前沿研究和综合集成。而仿真机器人足球比赛则是在标准的软件平台上进行，平台设汁允分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方面的实际限制，使仿真球队程序易于转换为实物球队的控制软件。仿真比赛强调的是球队的高级功能，机器学习和策略获取是当前人工智能的热点问题在机器人足球比赛、尤其是实物组的比赛中，涉及到大量的技术，可以应用在白动化、通信、机电一体化、人工智能等领域： 机器人视觉技术为整个足球机器人系统提供“眼睛”，用来理解和判断比赛环境及其动态变化。机器视觉技术可适用于各种现场监视、非接触式产品质最检验、防伪系统及各种实时智能控制系统的开发无线 通信系统是整个足球机器人系统的“耳朵”，是各机器人
24、之间相互沟通所必需的通信网 络系统。这 种技术可适用于无线网络、分布式控制及西 业人学倾！论文第二章足球机器人系 统 信息电气工程系统的卜发。智能控制技术为足球机器人系统提供“决策，能力，用来在复杂动态环境下进行决策。这种智能控制技术可用于基于专家知识的各种智能控制系统的开发。 和作为一种高技术的对抗赛，国际最具影响的是和两大世界杯机器人足球赛，它们有严格的比赛规则，融趣味性体。 、观赏性、科普性为一 总部设在东京的国际联合会每年组织比赛和研讨会，目的在于促进分布式人工智能与智能机器人技术的研究和教育，希望经过年左右的努力，以使机器人足球队战胜人类足球冠军。的比赛项目强调系统的动态实时性，各个
25、机器人分布合作与协调，在含噪的、信息不完全的情况下，利用受限的通讯带宽，从非符号化的环境信息中获取场上信息，进行合理决策，达到进球的比赛目的。的足球比赛项目主要有： （仿真组 比赛）仿真组采用分布式结构，是一种模式，联合会提供标准的：系统，参赛队编写各自的程序，模 拟实际队员进行比赛。在仿真组比赛中每个队员是一个独立的程序，可以有自己独立的策略和技术特征。另外有一个标准的服务器和他们进行通讯，来向队员实时地提供赛场信息，并根据队员的动作决策来更新比赛。 （小型足球机器人赛）小型组比赛两队各有个机器人，每个机器人的尺寸都不得超过 的限制，比赛在一个的绿色地毯上进行。机器人可以使用全局视觉，也可以
26、使用局部视觉，机器人本身或者场外的计算机处理比赛信息，通过专门的通讯器材对机器人发送指令，指挥机器人的进一步动作。 （中型自主足球机器人赛中型组两队各有个机器人，他们在 的赛场上比赛，每个机器人的尺寸不得超过的限制，所有的机器人都是全自主的，本身对传感器、视觉以及运动控制部分进行处理，机器人之间通过无线通讯来协调 （有腿机器人足球赛）四腿机器人足球比赛最早出现在年，这类比赛是向两腿机器人足球赛过渡的必要桥梁。一 （类人组比赛）西北工业大学硕论文第章足球机器人系统 类人组比赛是在年正式成为比赛项目的，它分为规定动作和自山发挥两部分。规定动作包括单腿站立分钟、行走、踢球、点球比赛等。自由发挥部分中
27、每队有分钟展示机器人各个动作，由裁判从艺术和技术 两个方面评分。 与的分布式系统机构不同，是集中控制的，在比赛中，所有机器人都由同一个控制软件作统一的规划、调度和控制，运行程序的计算机好像整个球队的大脑，对场上所有的队员进行集中控制。提供了一个标准的对抗环境，同时确定通过进球赢得比赛这样一个多机器人合作才能实现的目标，使得机器人足球成为多智能系统（ ）研究的一个标准平台，除此之外，研究还涉及到其他非常广一泛的领域，如机械电子学、机器人学、传感器信息融合、智能控制、通讯、计一算机视觉、计算机图形学、人工智能等等。目前，国际国内己有很多高等学校、研究所投入到这个项目中来。的比赛项目主要有： （超微
28、机器人足球比赛）：机器人的尺寸限制在耐之内，每队有个机器人，场地大小为时，用乒乓球作为比赛用球。视觉信息的处理和指令发出都是一台计算机完成的，操作人员未经允许不得接触和操控机器人。（微型机器人足球比赛）：机器人的尺寸限制在耐之内，每队有个个个机器人， 场地大小为，用高尔夫球作为比赛用球。在比赛过程中，每队使用一台计算机，进行视觉处理后，得到相应的策略并通过无线通讯装置向机器人发送命令，比赛过程中不允许任何人接触机器人。（仿真机器人足球匕 赛）：是的仿真比 赛，和类似，有小型组和中型组之分，分别是人或人。计算机提供足球比赛的环境（场地、机器人、计分板等），仿真比赛不需要过多的硬件投入，是进行机器
29、人足球研究的起步项目，也是目前参加人数最多的比赛类别。（小型机器人足球比赛）：机器人的尺寸限制在，之内，侮队有个机器人，场地大小为，用黄色网球作为比赛用球。机器人可以完全自主，也可以半自主。如果是半自主机器人，则是用一台计算机处理车载摄像头传回的视频信息。（自主式机器人足球比赛）：每队有个机器人，场地大小为，用网球作为比赛 用球。比赛使用的机器人具有车载视觉系统，完全自主行动类人机器人足球比赛）：机器人直径在之内，高度不超过，机器人具有双足结构，是目前技术难度最高的机器人足球比赛 。（机器人标准动作比赛）：以高尔夫球为比赛用球，让机器人进行踢球、射门、传射、三角传球等动作。西北工业大学硕士论文
30、足球机器人系统简介 第二章足球机器人系统 年，“深蓝”战胜国际象棋大师，极大地推动了人工智能技术研究的深入和发展，扩大了智能技术的影响，国际国内有关机器人足球的研究也开始如火如茶的进行。机器人足球与博弈不同，它是在一个动态实时的环境下进行的，可用的信息是不完全的、非符号化的，因此所面临的挑战也比博弈大。同时，机器人足球所涉及的技术非常广泛，有很高的应用价值。 目前国际上常见的两种机器人足球比赛是和，国内学术界都把其视作“小平台上的技术战争” 纷纷进行这方面的研究。本文着重对足球机器人系统进行分析研究，并对相关实时智能技术的应用进行研究和讨论足球机器人系统的体系结构在过去的年中，机器人足球涉及到
31、的研究领域越发广泛，而且比赛项 目也随着技术的提升不断增加，这部分从足球机器人系统的组成进行分析，对系统构成作简要介绍。分析人类踢足球的过程，可以对机器人踢足球的过程进行研究分析。以下是人类踢球的智能环节连接图 动作实现 图人踢足球智能环节连接主动感知就是确定场上各个实体的位姿、寻求目标、发现障碍等。思维决策是判断态势、明确角色、规划动作；信息沟通就是实体之间的相互配合；动作实现则包括跑位、踢球、拦截、射门等。我们己经知道，根据实现方式的不同，机器人足球比赛可以分成不同的比赛项目：（）机器人足球仿真系统在图中，如果线左边全部在计算机上实现，那就是机器人足球仿真比赛。在这类比赛中，不考虑实际机器
32、人的研制开发和机械维护等，注重比 赛西北卜业人学顾论文第三章足球机器人系统 场上的信息通过固定在比赛场地上方的摄像头获取，经图像采集卡处理后传递给计算机中进行决策的程序，决策部分产生统一决策后通过无线通信模块发送给实物机器人，机器人的接收装置收到下一个周期的运动信息后进行运动，从而形成闭环控制。在这种形势下，系统可以分为四个子系统：视觉子系统，决策子系统，通讯子系统和小车子系统。（）集中视觉的有脑多机器人系 统如果图中线左边的部分由计算机实现，右边则是机器人实体实现，这就构成集中视觉有脑多机器人系统（ ）。在这种方式下，机器人本身具有决策功能，代替了 计算机上的决策程序，这种类型使全自主机器人
33、的一种过渡方式。的小型机器人比赛就是这种类型。（）基于机器人的多机器人系统图的线左 边，即全部功能都由机器人本体实现，就构成了基于机器人的多机器人系统（ ）。这类系统无需计算机控制，每个机器人通过自身的传感器获取信息并作出相应的决策。因为每个机器人独立获得场上信息，所以这类系统并不属于集中视觉的足球机器人系统 这种结构对于机器人本体的要求很高，它必须有视觉、决策功能，还要能够和场上的其他机器人进行通讯，达到配合的目的。和的最终目标都是实现这类足球机器人系统。集中视觉的足球机器人系统 一般而台，我们都是从集中视觉的遥控无脑多机器人系统入手。以它作为试验平台进行各种技术的研究。因为这一类足球机器人
34、系统既包含了机器人足球所必需的机器人实体，又可以进行模糊推理、神经网络、机器学习等人工智能相关领域的技术研究，难度适中。本文以 ： 为例，对足球机器人系统的开发进行介绍 ： 属于集中视觉的足球机器人系统，计算机统一对场上信息分析，然后控制实际机器人运作，属于集中控制类型的系统。这种系统主要由视觉子系统、决策子系统、通讯子系统和机器人小车四部分组成，它们形成一个实时的闭环自治系统如图所示，计算机中的全局感知器得到摄像头通过图像采集卡传来的场上信息，进行处理后交给决策子系统，决策子系统进行角色分配、策略选择设定出不同的逻辑角色，然后通过无线通讯装置指挥实际机器人按照分配的角色运作，达到进球的目的。
35、其中，决策子系统相当于系统的控制器，机器人车体子系统相当于受控对象和执行机构，视觉子系统可以看作是这个闭环系统的西北工业大学硕士论文第二章足球机器人系统检测环节，无线通讯子系统成为决策系统和机器人车体子系统的桥梁。 图集中视觉的集控式足球机器人系这个系统包括：悬挂在场地上方米的摄像机和安装在主机内的图像采集卡以每秒帧 的速率采集场地图像信息。程序的图像处理部分从每帧的静态信息上识别小球、自己和对方机器人 的位置和朝向。决策子系统根据场地上各个实体的位置姿态信息，进行决策，得到我方 各个机器人的动作，并输出控制命令（即机器人的左右轮速）。无线 通讯子系统是连接主机和机器人小车的桥梁，每个控制周期以广播的方式进行，发出每个小车的地址编码和速度命令。机器人小车是两轮差分驱动的移动机器人，接受速度指令，对电机速度 进行控制。对于各个子系统详细的设计实现过 程，将在第三章 讨论。足球机器人系统的
