足球机器人协调与合作控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种足球机器人协调与合作控制方法及系统，其方法包括步骤：一、足球机器人根据量子免疫算法进行自定位，二、足球机器人根据博弈论算法在博弈对抗过程中进行协调与合作；其系统包括数据处理器、数据存储器、串口通信模块、无线网卡、1394控制卡、罗盘、里程计、全向视觉模块、智能功率模块、运动控制卡和电机驱动电路模块，电机驱动电路模块的输出端接有电机，电机上接有电机编码器，电机编码器和足球机器人踢球机构均与智能功率模块相接无线网卡上接有足球机器人教练机。本发明专利技术设计新颖合理，提高了多机器人之间协调配合的能力，提高了协作效率，增加了进球数目，提高了足球机器人比赛获胜的概率，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种足球机器人协调与合作控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、足球机器人根据量子免疫算法进行自定位，其具体过程如下：步骤101、获取足球场场地白线观测点：采用全向视觉模块（5）对足球机器人所在足球场场地上的白线图像进行实时采集，并将所采集到的足球场场地白线图像同步传送至数据处理器（1），数据处理器（1）对其接收到的足球场场地白线图像进行分析处理，得到足球场场地白线图像各个像素点在足球场场地坐标下的坐标数据，并以多个白线观测点(xi,yi)的形式存储在数据存储器（2）中；其中，xi为第i个白线观测点在足球场场地坐标下的横坐标，yi为第i个白线观测点在足球场场地坐标下的纵坐标，i=1～M，M为白线观测点的总数且为自然数；步骤102、构建足球场场地白线观测点位置种群：从步骤101中得到的多个白线观测点中，随机抽取n个，构建起足球场场地白线观测点位置种群其中，n为机器人白线观测点位置种群规模大小且为自然数，t为种群进化代数，为根据Bloch球面坐标编码方法得到的第t代足球场场地白线观测点位置种群中的第i个白线观测点的编码且有：qit=cosφi1sinωi1sinφi1sinωi1cosωi1..................cosφimsinωimsinφimsinωimcosωim其中，φij=2π×rnd，ωij=π×rnd，rnd为（0，1）之间的随机数，j=1,2，…，m，m为足球场场地白线观测点位置的量子比特位数且为自然数；步骤103、构建亲和度函数：首先，所述数据处理器（1）根据公式：dmin,i=min||(xi,yi)?(xi,yi)r||,i=1,2,3,…,n计算出足球场场地白线观测点位置种群中第i个白线观测点与足球场场地白线之间的最近距离，其中，(xi,yi)r为预先存储在数据存储器（2）中的第i个白线观测点所对应的足球场场地白线上最近点的实际坐标；然后，所 述数据处理器（1）根据量子免疫算法构建亲和度函数并计算出足球场场地白线观测点位置种群的亲和度F；步骤104、种群亲和度比较：将步骤103中计算得到的亲和度F与预先存储在数据存储器（2）中的亲和度阈值F0相比较，当F≥F0时，执行步骤108，当FV=01/tanω01/tanω0000tanω对步骤105中Dixuyu1=scosΦt-sinΦtXtsinΦtcosΦtYt001gm0m00gnn0001-1mn1获得足球机器人t时刻在足球场场地坐标下的横坐标Xt和纵坐标Yt；其中，s为比例因子；gm和gn为图像坐标系下横轴和纵轴上的尺度因子；m0和n0为图像中心点坐标；mu为机器人观测点u在图像坐标系下的横坐标，nu为机器人观测点u在图像坐标系下的纵坐标；Φt为足球机器人t时刻在足球场场地坐标下的偏转角；步骤109、获得足球机器人t+1时刻在足球场场地坐标下的位姿：所述数据处理器（1）根据公式：Xt+1=Xt+Δs×cos(Φt+ΔΦ)Yt+1=Yt+Δs×sin(Φt+ΔΦ)Φt+1=Φt+ΔΦ计算得到足球机器人t+1时刻在足球场场地坐标下的横坐标Xt+1、纵坐标Yt+1和偏转角Φt+1；其中，Δs为足球机器人从t时刻到t+1时刻的移动距离，ΔΦ为足球机器人从t时刻到t+1时刻偏转的角度；步骤二、足球机器人根据博弈论算法在博弈对抗过程中进行协调与合作，其具体过程如下：步骤201、数据初始化：我方多个足球机器人均根据步骤一的方法获得自己的位姿，并将自己的位姿通过无线网卡（4）和以太网无线传输给教练机，我方各个足球机器人均通过无线网卡（4）和以太网与教练机无线通信，获取我方其它足球机器人的位姿；同时，我方每个足球机器人均采用全向视觉模块（5）对其所在足球场场地上的环境信息图像进行实时采集，并将所采集到的环境信息图像同步传送至数据处理器（1），数据处理器（1）对其接收到的环境信息图像进行分析处理，得到目标足球在足球场场地上的位置和对方各个机器人在足球场场地上的位姿；步骤202、设定初始策略：定义我方多个足球机器人均为博弈中的局中人，局中人中有固定角色的前锋和后卫，以及角色能够转换的自由人，定义自由人的初始策略为协前锋；步骤203、自由人收益...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯媛彬，张晓文，史晓茹，康倩，王维，张永飞，郝利波，郭建彪，付周兴，郭长立，李红岩，焦妍君，王党树，张轶斌，秦昶顺，付佩祺，杨曼，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：