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智能型系統，并且處于一個具有實時對抗性的動態的復雜環境系統中。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學原理，討論了遺傳算法在足球機器人路徑規劃中的應用，使機器人能避開障礙物從給定點到目標點找到一條比較短的路徑，進行仿真實驗，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在全世界廣泛盛行，其中足球機器人的路徑規劃問題也成為當下學術界的研究熱點。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，在路徑規劃、自動控制和模式識別等領域得到廣泛應用。

　　足球機器人系統

　　足球機器人子系統

　　對足球機器人進行路徑規劃主要達成兩個目標：一是為了完成某項動作，二是為了避障以實現安全的運行。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。足球機器人系統由以下幾個部分組成：

　　1)機器人小車子系統：由多個機器人小車組成;

　　2)視覺子系統：由攝像機、圖像識別系統組成;

　　3)通訊子系統：由無線電發射板組成;

　　4)決策子系統。

　　足球機器人系統如圖1所示，首先由視覺子系統進行場景識別，然后傳遞給決策子系統處理，再通過通訊子系統發出指令，最后足球機器人完成動作。　　

 

　　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：接受外部信息進行處理，轉換坐標信息;

　　2) 分區決策層：進行場地分區，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，本層的主要任務是對機器人完成任務所需的運動軌跡進行規劃，因此足球機器人是否能夠順利地完成任務是本層的關鍵，也是決策系統的關鍵;

　　4) 運動層：執行該機器人所分配的任務。