全自主足球机器人系统关键技术综述

2 目前存在的难题和解决途径

综合上面的分析, 将3 支强队的关键技术进行比较, 如表1 所示。

表1:参赛强队关键技术比较
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目前, 在全自主机器人足球赛中具有挑战性的难题是:

(1) 如何充分利用多个机器人的传感器信息以 获得对环境相对完整的感知。 单个机器人的感知总 是有限的。 在比赛中, 有效信息量越充分, 决策就越 具有理性。 在不能使用全局视觉的中型组比赛中, 利 用多机器人传感器融合来获得对环境相对完整的感 知是一条很有效的途径。 由于传感器提供的信息受 环境状态和传感器本身特性的制约, 分布在不同机 器人上的传感器所提供的信息并不是完全可靠的, 机器人之间也可能存在相互干扰。 因此, 解决该问题 可以根据每个机器人队员自身传感器的不同特点, 利用其优势, 避开其短处, 同时结合多机器人的协作 策略来制定相应的融合算法。

(2) 如何设计协作策略以提高机器人球队的整 体性能。 机器人之间的配合是机器人智能的一个集 中体现。 虽然每个参赛队都制定了自己的配合策略, 但是机器人在比赛中的表现却不太令人满意, 多个 机器人的配合不仅不易实现, 而且常常出现一方队 员相互干扰的现象。 解决该问题可以从两个方面考 虑: 一方面, 提高单个机器人的独立行为能力, 降低 单个机器人对其他机器人的依赖性; 另一方面, 在制 定协作策略时, 要充分考虑本队机器人的特点, 从简 单、实用的角度出发, 避免出现对单个机器人要求过杂, 逐步地将学习应 用到比赛中。

3 结论与展望

由上述分析可以预见,全自主机器人足球赛将 来几年的发展方向主要涉及以下方面:(1) 完善机器人球员的硬件,包括传感、控制和 运动机构; (2) 提高单个机器人的自主决策智能, 使每个 机器人更机智和更灵活; (3) 探索多机器人团队的组织和协作策略,提 高整个球队的群体智能; (4) 在比赛规则上朝更接近人类比赛规则的方 向发展, 机器人的尺寸有进一步小型化的趋势。全自主机器人足球比赛更接近人类足球队的比 赛方式, 相对于小型组的比赛,技术含量更高,难度 更大,更具挑战性。其中的关键技术也正是当今移动 机器人技术领域的热点问题,从某种程度上,代表着 世界机器人技术发展的方向。

虽然我国至今还没有一支球队参与过 RoboCup 中型组的比赛,但应该看到,我国在上述关键技术领域的研究已具备一定基础。近年来,许多 研究机构已经开始组建全自主机器人球队,相信在 不远的将来,我国的机器人球队必将驰骋在 RoboCup 中型组赛场。

本文作者:贾建强,陈卫东,席裕庚(上海交大)

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