基于人工免疫思維進(jìn)化算法的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃.pdf

1、足球機(jī)器人系統(tǒng)是機(jī)器人研究的一個(gè)分支，屬于可行走智能機(jī)器人系統(tǒng)。它是由硬件或仿真機(jī)器人進(jìn)行的足球比賽，既是一個(gè)多智能體系的典型問題，又是研究分布式智能體的理想平臺。 如今，足球機(jī)器人已經(jīng)成為人工智能和機(jī)器人學(xué)的測試平臺，未來的五十年中，人工智能的主要問題是“多智能體動(dòng)態(tài)環(huán)境中的問題求解”，其測試平臺就是足球機(jī)器人比賽系統(tǒng)。因?yàn)樽闱驒C(jī)器人系統(tǒng)具有典型性、可行性、客觀性、綜合性的特點(diǎn)，所以它是連接基礎(chǔ)研究與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的橋梁。同時(shí)，

2、足球機(jī)器人也是推動(dòng)信息自動(dòng)化領(lǐng)域的產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的重要途徑。 與足球機(jī)器人相關(guān)的研究主要集中在軟硬件平臺、運(yùn)動(dòng)控制、多智能體合作與路徑規(guī)劃。其中的路徑規(guī)劃是足球機(jī)器人智能體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的適應(yīng)性強(qiáng)弱和實(shí)現(xiàn)上的難易直接影響到智能水平。 足球機(jī)器人系統(tǒng)中，路徑規(guī)劃是高層決策和底層控制間的銜接部分，路徑規(guī)劃算法的性能在很大程度上影響機(jī)器人隊(duì)員的性能。機(jī)器人路徑規(guī)劃問題可定義為：給定機(jī)器人的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，在有固定或移

3、動(dòng)障礙物的環(huán)境中，規(guī)劃一條無碰撞的、滿足某種最優(yōu)準(zhǔn)則的路徑，使機(jī)器人按照規(guī)劃的結(jié)果運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)。最優(yōu)準(zhǔn)則可以是所消耗的能量最小、所用時(shí)間最短、路徑長度最短等。 伴隨著人工生命科學(xué)在智能控制理論中的深入發(fā)展與日趨成熟，它給機(jī)器人提供了更多的技巧與戰(zhàn)術(shù)，路徑規(guī)劃問題可以通過各種人工智能算法加以解決。 工程技術(shù)人員正在不斷地研究受人類自然機(jī)制啟發(fā)的各種計(jì)算方法?？梢哉f免疫系統(tǒng)是獲得人工智能方法的重要源泉之一。由于免疫系統(tǒng)在顯示

4、學(xué)習(xí)、適應(yīng)性、記憶機(jī)制等方面有明顯優(yōu)勢，所以它可以給人們提供豐富的靈感和啟示。受人類免疫系統(tǒng)的啟發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)提出了各種人工免疫算法。 思維進(jìn)化算法是模擬人類思維進(jìn)化過程的一種新型進(jìn)化算法，其中的趨同與異化的概念對于目前正在大量廣泛研究的人工免疫算法有著重要的啟示。 根據(jù)人工免疫和思維進(jìn)化的特點(diǎn)，本文提出了人工免疫思維進(jìn)化算法(AIMEA)。 該算法結(jié)合人工免疫與思維進(jìn)化算法的特點(diǎn)，引入了趨同半徑和異化半徑的概念，

5、這樣抗體根據(jù)克隆擴(kuò)增和受體編輯的原理分別進(jìn)行局部競爭和全局競爭，實(shí)現(xiàn)了兩層搜索機(jī)制，并且引入一種基于矢量距的概率選擇方法。另外，算法中強(qiáng)調(diào)了免疫記憶的優(yōu)良抗體保持作用。對算法進(jìn)行了收斂性證明和函數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。 論文主要討論了足球機(jī)器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，描述了足球機(jī)器人仿真平臺及其數(shù)學(xué)模型，分析了人工免疫算法和思維進(jìn)化算法。在此基礎(chǔ)上提出了一種人工免疫思維進(jìn)化算法，對算法進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)，通過仿真實(shí)驗(yàn)，說明了該算法有機(jī)地結(jié)合了人工免