基于OpenGL的小型组机器人足球仿真平台设计

机器人足球是人工智能与机器人领域的基础研究课题。实现了基于OpenGL的小型组机器人足球仿真平台,并对其中的关键技术进行了讨论。仿真平台建模简单、直观,使用射线追踪算法很好地实现了世界模型的碰撞检测,对机器人的运动以及控球性能也作了精确的模拟,并实现了多种人机交互功能。三维仿真平台的应用能更好地协助实物机器人足球系统的先期调试,也为实际比赛后的数据分析提供了有利的工具。     

基于势场蚁群算法的机器人路径规划

提出了一种未知环境下机器人路径规划的势场蚁群算法。该算法利用人工势场力和机器人与目标之间的距离构造机器人避障和移动的综合启发信息,并利用蚁群搜索机制在未知环境中寻找机器人从起始位置至目标位置的全局最优路径。所提出的算法将蚁群算法和人工势场法进行有效的结合,提高了常规蚁群算法对最优路径的搜索效率。通过仿真实验表明了所提出的算法用于机器人路径规划的有效性。     

自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划

针对机械臂运动产生的航天器载体姿态扰动,提出一种基于粒子群优化算法的自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划方案。对系统角动量守恒方程进行分析,给出了载体姿态扰动最优轨迹规划的目标函数。采用高阶多项式逼近机械臂关节角轨迹,将多项式系数作为优化参数。为保证规划算法的收敛性,采用带有收缩因子的粒子群优化算法进行轨迹寻优。仿真结果表明,在完成位姿调整任务的同时,载体姿态扰动得到了有效的抑制,验证了所提方法的有效性。     

基于粒子群优化算法的无人战斗机路径规划方法

对于无人机的路径规划问题,从和机器人路径规划问题的差别入手,通过粒子群优化算法对有限数目的采样航点的优化,使用高次B样条曲线拟合出满足路径最短且威胁最小的无人战斗机的飞行路径。研究了路径规划约束的数学模型、粒子构造方式和粒子的评价适应度函数。通过仿真对目前出现的基于粒子群优化算法的无人机路径的多项式拟合方法和所提出的基于B样条拟合的方法进行了比较。仿真结果表明,使用粒子群算法优化出来的B样条曲线比多项式拟合法和几何方法更加合理有效。     

基于合作4人博弈的足球机器人协作防守模型研究

主要研究基于合作4人博弈的足球机器人协作防守模型.首先,在对已有仿真足球机器人比赛的防守策略进行研究的基础上,提出了针对仿真足球机器人5vs5比赛中协作防守战术的基于合作4人博弈的协作防守方法;然后,针对比赛实际情况,建立了合作4人协作防守对策模型,并给出了算法描述;最后,通过仿真实验验证了该算法的正确性和有效性.     

基于FastSLAM的RoboCup家庭组机器人自定位方法研究

FastSLAM算法为机器人定位与地图构建开辟了新的研究方向,研究该理论在RoboCup家庭组机器人自定位系统上的应用.从贝叶斯滤波理论,Rao-Blackwellised解耦,粒子滤波器原理等方面论述了FastSLAM的关键技术及基本理论.针对家庭组机器人非结构化场景的特殊情况,提出基于FastSLAM的定位策略.仿真结果表明算法的有效性和鲁棒性,能够为家庭机器人在非结构化场景中的定位问题提供有效地解决方案.     

神经网络在移动机器人路径规划中的应用

对于环境信息完全已知的移动机器人的全局路径规划问题,应用了一种并联的神经网络结构与模拟退火算法相结合的方法,并提出了一种局部路径修正算法,最终得到一条最优的平滑路径。计算机仿真研究表明,该算法计算简单,收敛速度快,规划的路径为一条最短无碰且安全的平滑路径。在计算机仿真验证的基础上,以P3-AT型轮式移动机器人为平台,通过机器人模拟实验验证了该算法的有效性。     

带驱动直流电机两轮机器人运动系统仿真

在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统.根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块.这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统.以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统,带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比.实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计.     

爬壁机器人路径规划研究

研究爬壁机器人在三维工作环境中的全局路径规划.给出了一种基于人工神经网络结构能量函数的路径规划算法.可根据机器人吸附物体的形状设定各边界面对应的不等的模拟退火初始温度;并且可根据路径点位于物体内部与否的不同位置采用不同的运动方程.仿真结果表明,该算法可规划出最短的可行路径,为提高爬壁机器人的实用性,提供了一种有效的路径规划算法.     

一种自治水下机器人垂直面路径规划算法

提出了一种基于模糊推理系统(FIS)的自治水下机器人的垂直面运动路径规划算法，并进行了仿真验证。该算法根据当前水下机器人所处的深度和距离海底高度数据，通过模糊推理系统得出期望的航行深度，以避免超深、超浅以及触底等情况的发生，并尽量满足多普勒速度仪(DVL)对距离海底高度的要求。计算机仿真的结果表明该算法是可行有效的，满足自治水下机器人的系统要求。     

RoboCup仿真研究

RoboCup仿真比赛在国际上已经开展几年了,近几年在国内也得到迅速发展。本文针对RoboCup仿真研究的几个主要问题,介绍了一些球队在解决这些问题上的方法和思路,以及我们在世界模型、对手建模和球队整体策略三个方面所作的工作。     

基于蚁群并行算法的电气接线路径优化及仿真

继电控制系统中元件的连接关系可以使用网络拓扑图描述，元件间的接线路径优化类似于旅行商(TSP)问题，属于NP完备的组合优化问题。本文将ACS蚁群算法引入接线路径优化，建立了适用于继电系统接线路径优化的计算模型，并在MPI(消息传递界面)的基础上实现了算法的并行化。通过对算法初始参数进行仿真分析，确定了各参数的最佳取值范围，实验结果证明，在参数选择适当的情况下，ACS蚁群算法具有很好的全局搜索能力和较快的收敛速度。     

实际环境中多无人车协同路径规划模型研究

地面无人车的集群作战运用是当前人工智能与作战指挥交叉领域的热点研究问题。针对实际环境中多无人车无法满足动态威胁条件下的协同路径规划问题,采用全局路径规划算法A-star与局部路径规划算法RL相结合的思路,从感知到行为决策全交互协同的角度开展多无人车协同路径规划模型研究,设计协同作战态势威胁算法、状态与动作空间、奖励函数、势力范围函数;设计协同作战编队构型策略生成及打击路径动态优化子模型,完成基于自主学习的多无人车协同路径规划控制模型构建与求解。结果表明：该路径规划模型可有效应对复杂城市环境下多无人车协同路径规划任务需求。     

低空突防模型建模的研究

在现代低空突防技术中,飞机根据数字地图提供的地形数据和获得的战场态势,结合任务计划以及自身的机动性能约束条件利用航迹算法提供最优航迹,其中航迹规划包括预规划和实时重规划。预规划阶段在预知威胁转化的基础上,利用规划算法计算出航迹;在航迹预规划的基础上估算了飞机的起飞时间;在实时重规划阶段,将突发威胁等级评估与规划系统进行了集成。     

Vector Field Based Sliding Mode Control of Curved Path Following for Miniature Unmanned Aerial Vehicles in Winds

In this paper, a curved path following control algorithm for miniature unmanned aerial vehicles(UAVs) in winds with constant speed and altitude is developed. Different to the widely considered line or orbit following, the curved path to be followed is defined in terms of the arc-length parameter, which can be straight lines, orbits, B-splines or any other curves provided that they are smooth. The proposed path following control algorithm, named by VF-SMC, is combining the vector field(VF) strategy with the sliding mode control(SMC) method. It is proven that the designed algorithm guarantees the tracking errors to be a bounded ball in the presence of winds, with the aid of the Lyapunov method and the BIBO stability. The algorithm is validated both in Matlab-based simulations and high-fidelity semi-physical simulations. In Matlab-based simulations, the proposed algorithm is verified for straight lines, orbits and B-splines to show its wide usage in different curves.The high-fidelity semi-physical simulation system is composed of actual autopilot controller, ground station and X-Plane flight simulator in-loop. In semi-physical simulations, the proposed algorithm is verified for B-spline path following under various gain parameters and wind conditions thoroughly.All experiments show the accuracy in curved path following and the excellent robustness to wind disturbances of the proposed algorithm.     

基于蚁群算法的水下潜器三维空间路径规划

路径规划是水下潜器智能控制的关键技术之一,其任务是在已知障碍物的环境中按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的无碰路径。使用蚁群算法对水下潜器三维空间路径规划问题进行了研究,以ACS算法为基础设计了路径优化搜索算法,详细讨论了信息素表示方法、路径点选取原则、启发式函数设计和信息素更新规则,给出了算法的具体流程,仿真实验结果表明,该算法能够方便有效的实现三维空间中的路径规划。     

Adaptive robust dissipative designs on straight path control for underactuated ships

1.INTRODUCTIONIn practice,long-distance navigation tasks of shipsare frequently carried out while traveling via way-points on a straight path at constant cruise speed.Whenthe linear course is tracked,only the yaw mo-ment is served as control input to drive the sway dis-placement,sway velocity and heading angle while thesurge velocityis maintained bythe mainthruster con-trol system,which is referred to as underactuatedconfiguration.So it becomes very difficult to deviseanideal tracking algo…     

基于黄金分割律选择算子的改进进化编程算法及其在机器人路径规划中的应用

通过分析及结合机器人路径规划的进化编程仿真实验指出,保存最优个体或淘汰最差个体都会引起进化算法早熟现象,并提出如下改进算法按适应度从高(优)到低,依黄金分割律分别取出优秀和最差部分个体(染色体),通过赌轮法,并按适者生存原则从优秀的部分中选择一个体直接进入子代,而按劣者淘汰原则从最差部分中选择一个体从子代中排除.将改进算法运用于机器人路径规划,通过仿真实验检验了算法的有效性.     

基于自适应遗传算法的无人机航迹规划方法研究

随着攻防系统的发展与完善,实现飞行器有效突防越来越困难,而采用航迹规划技术能够有效的提高飞行器的突防概率.基于此,首先研究了参考航迹的角度、高度以及航迹段长度等约束条件;其次对航迹编码方式进行了改进,采用全实数的双向链表的编码方式;对自适应遗传算法的交叉和变异概率的计算方法、交叉算子和变异算子进行了改进,并应用该算法在求解航迹规划问题上进行了仿真研究,对采用不同的变异算子所得结果进行了对比分析.仿真计算的结果表明,该算法能够规划出一条满足要求的参考航迹,采用组合变异算子能取得比采用单个变异算子更优的参考航迹.     

变化海流环境下AUV能量最优三维路径规划

为获取变化海流环境下自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)的能量最优路径, 基于最优控制理论提出一种用于AUV的三维能量最优路径规划算法。首先, 为了有效抑制海流对路径规划的影响, 将海流向量加入到AUV运动学模型中。其次, 在已知俯仰角及AUV位置的情况下, 利用庞特里亚金极小值原理, 获得能量最优控制律。最后, 利用线性定常系统的状态空间理论, 计算得到初始艏向角、航速以及能量消耗。在仿真环节, 通过与负反馈控制策略相比较, 说明所提算法能够规划出三维能量最优路径, 而且可以有效降低AUV的能量消耗。