机器人足球仿真比赛中球员高层动作技能的研究

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机器人世界杯足球赛(Robot World Cup, Robocup),它涉及人工智能、机器人学、传感、通讯等诸多领域的前沿研究和技术集成。RoboCup2D仿真比赛系统作为一个仿真平台,在此基础上通过对Agent的动作技能及团队的协作策略等研究检验各种技术和智能算法理论。在动态、实时性、环境信息不完全确定的RoboCup平台中,各种因素影响着球队取得胜利,而选择哪些因素通过什么样的方法来解决问题,是研究的必要话题。本文以RoboCup2D为载体,从手工编码方式和机器学习方式两方面出发,研究学习综合评价法和机器学习算法,并围绕我们球队的Agent的高层技能动作展开研究。主要研究内容如下:首先,简要介绍了RoboCup的情况、研究现状及针对手工编码和机器学习的研究方式,然后运用这两种方式对Agent的高层动作技能进行研究。同时阐述了RoboCup2D仿真比赛平台以及与仿真平台相关的感知模型、运动模型和动作模型;分析得到GDUT-TiJi球队的整体结构和Agent结构模型。其次是对于射门技能的研究。通过分析球队底层代码以及观看比赛录像,总结了球队射门技能的不足以及影响射门成功的原因,选择采用手工编码的方式并运用评价的思想进行射门决策的设计。对比分析了目前主要的几种评价法之后,选择基于灰色关联度的灰色综合评价法建立机器人足球2D仿真比赛中Agent的射门技能决策。然后阐述了基于灰色关联度的灰色综合评价法的原理,建立了评价指标体系,设置了组合权重,并通过比赛实验提高了射门成功率,验证了此方法的可行性。最后,在传球技能的研究上,我们首先比较了手工编码方式和机器学习方式的优缺点,然后阐述了机器学习的意义。传球动作属于局部协作动作,适于用机器学习的方式进行研究。对比分析了机器学习的各种学习策略,结合RoboCup环境的特点,选用基于DFL的Agent自主学习方法进行研究。然后论文阐述了Agent自主学习概念、基于DFL的Agent心智模型结构及Agent自主学习模型,并给出一个实例验证了此方法的可行性和有效性。最后将此方法应用于球队中,选取防守策略强的队伍进行实验,在传球技能的学习上,取得了较好的效果。
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