RoboCup3D系統(tǒng)中足球機器人的路徑規(guī)劃與傳球策略研究.pdf

1、RoboCup3D仿真比賽是2005年引入的新的仿真組別足球機器人比賽項目，從2007年開始，RoboCup比賽委員會采用了基于Nao模型的仿真雙足足球機器人作為比賽隊員，能夠更加真實的模擬現(xiàn)實足球比賽。該仿真比賽系統(tǒng)可以作為一個仿真雙足足球機器人和多智能體系統(tǒng)(Multi-agent System，MAS)的通用研究平臺，通過這個平臺，能夠測試和發(fā)展各種新的機器人的理論和算法。由于比賽隊員是仿真雙足機器人，其行走過程必須依靠雙腿擺動而

2、不是用輪子滾動運動，因此與一般的二維平面仿真足球機器人相比，在Robocup3D平臺下，仿真雙足足球機器人研究又面臨許多新的問題和挑戰(zhàn)。
　　 三維空間下仿真雙足足球機器人的運動方式與二維平面仿真雙足足球機器人相比有明顯的不同。在三維空間下，本文對仿真雙足足球機器人做了以下幾個方面的研究:
　　 (1)仿真雙足足球機器人運動學(xué)分析
　　 首先分析了仿真雙足足球機器人的物理參數(shù)，對機器人腿部關(guān)節(jié)進(jìn)行簡化，建立各關(guān)節(jié)

3、的局部坐標(biāo)系。根據(jù)D-H連桿模型推導(dǎo)出各關(guān)節(jié)的位姿變換矩陣，據(jù)此求解踝關(guān)節(jié)的位姿，實現(xiàn)仿真雙足足球機器人的正運動學(xué)求解。然后根據(jù)仿真雙足足球機器人的腿部結(jié)構(gòu)特點，采用幾何分析法對仿真雙足足球機器人的腿部關(guān)節(jié)進(jìn)行分析，求解腿部各個關(guān)節(jié)的角度，實現(xiàn)仿真雙足足球機器人的逆運動學(xué)求解。
　　 (2)仿真雙足足球機器人路徑規(guī)劃
　　 傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法都是針對二維平面下輪式機器人問題進(jìn)行求解的，傳統(tǒng)算法沒有很好的考慮到二維平面輪式

4、機器人與三維立體空間雙足機器人運動形態(tài)的差異。在RoboCup3D仿真足球機器人比賽系統(tǒng)中，機器人是雙足的，由于其運動形式的局限性，對運動速度大小及方向變化很敏感，運動狀態(tài)的大幅改變?nèi)菀自斐蓹C器人失去平衡倒地，倒地后重新站立耗時時間長，增加了機器人到目標(biāo)點運動時間。本文提出了一種基于遺傳算法實現(xiàn)的三維立體空間下仿真雙足足球機器人的路徑規(guī)劃方法，充分考慮到路徑平滑度對機器人穩(wěn)定性的影響，實現(xiàn)了在穩(wěn)定行走的前提下仿真雙足足球機器人的路徑規(guī)劃