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《基于量子遺傳算法的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于量子遺傳算法的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃研究摘要路徑規(guī)劃技術(shù)是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要問(wèn)題。它的任務(wù)是在有障礙物的環(huán)境中，按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(路徑最短、時(shí)間最快或能量消耗最少等)，尋找一條從起始狀態(tài)(包括位置及姿態(tài))到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)(包括位置及姿態(tài))的無(wú)碰最優(yōu)(較優(yōu))路徑。傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法主要有：可視圖法、自由空間法、柵格法。最近發(fā)展應(yīng)用較快的智能規(guī)劃方法主要運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、遺傳算法、蟻群算法等理論。結(jié)合多種理論各自特點(diǎn)進(jìn)行路徑規(guī)劃是今后研究的一個(gè)主要方向。本論文在分析目前各種路徑規(guī)劃方法優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，應(yīng)用傳統(tǒng)方法及智
2、能方法解決足球機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題。為提高機(jī)器人足球比賽中射門成功率，提出一種基于動(dòng)態(tài)橢圓曲線的射門路徑規(guī)劃算法。通過(guò)計(jì)算足球機(jī)器人當(dāng)前位姿及期望射門角度，控制機(jī)器人按照橢圓曲線路徑運(yùn)動(dòng)至射門目標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速有效擊球射門。仿真實(shí)驗(yàn)及實(shí)物機(jī)器人實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性，動(dòng)態(tài)橢圓曲線射門規(guī)劃算法運(yùn)動(dòng)路徑短，且能夠以合理射門角度完成射門。遺傳算法(GeneticAlgorithm，GA)模擬生物進(jìn)化過(guò)程中，優(yōu)勝劣汰規(guī)則與群體內(nèi)部染色體信息交換機(jī)制以處理優(yōu)化問(wèn)題。模擬生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)化，基于“適者生存”的思想將問(wèn)題的
3、求解表示成“染色體’’的進(jìn)化過(guò)程，通過(guò)“染色體”群的不斷進(jìn)化，包括選擇、交叉、變異等，最終收斂到問(wèn)題的最優(yōu)解或滿意解。針對(duì)路徑規(guī)劃問(wèn)題，應(yīng)用遺傳算法求解足球機(jī)器人路徑規(guī)劃，對(duì)算法的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，包括環(huán)境的建立，染色體的表示和編碼、適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)，遺傳操作算子的設(shè)計(jì)，并對(duì)遺傳算法路徑規(guī)劃進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。量子遺傳算法(QuantumGeneticAlgorithm，QGA)基于量子計(jì)算(QuantumComputation，QC)原理實(shí)現(xiàn)概率優(yōu)化，量子計(jì)算借鑒幾率幅概念，采用量子態(tài)來(lái)表示信息。結(jié)合遺傳算法和量子計(jì)算特點(diǎn)，
4、提出基于量子遺傳算法的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。通過(guò)對(duì)路徑點(diǎn)進(jìn)行量子比特編碼，使一條遺傳路徑染色體可以表達(dá)多個(gè)態(tài)的疊加，并對(duì)路徑適應(yīng)度函數(shù)優(yōu)化求解實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃。采用量子旋轉(zhuǎn)門策略對(duì)個(gè)體進(jìn)行更新，提高全局搜索效率。利用量子態(tài)的疊加特性，可以減少遺傳種群數(shù)量，避免傳統(tǒng)遺傳算法的“早熟"收斂現(xiàn)象。路徑規(guī)劃仿真試驗(yàn)驗(yàn)證方法的有效性。仿真結(jié)果表明，該算法能夠成功地在復(fù)雜程度不同的環(huán)境里規(guī)劃出一條近似最優(yōu)的路徑，證明了算法有效性。關(guān)鍵詞：足球機(jī)器人；路徑規(guī)劃；橢圓曲線；遺傳算法；量子遺傳算法1IIPathPlanningBa
5、sedonQuantumGeneticAlgorithmforSoccerIbbotAbstractplanningformobilerobotsisallimportantproblemwhichmeanstogeneratealloptimalpathfromastartingpositiontoagoalpositionnotonlyguaranteeingacollision—freepathwithminimumtravelingdistancebutalsorequiringsmoothnessandclear
6、ancesinaroughenvironment．TherealeseveralpathplanningmethodsasVisibilityGraph，F(xiàn)ree—SpaceMethod，GridMethodwhichareclassifiedastraditionalmethods．Correspondingly,theintelligentpathplanningmethodsdeveloprapidlywhichareappliedwiththeoryofneuralnetwork，fuzzylogic，geneti
7、calgorithmandantcolony．Onegreatresearchtendencyistopathplanwithseveraltheories’virtues．Thepaperdevelopstraditionalandintelligentalgorithmsapproachtopathplanningforsoccerrobotsonthebaseofanalyzingthosepathplanningmethods．Toimprovetheshootingprecisionofsoccerrobot，a
8、shootingpathplanningalgorithmbasedondynamicellipsecurveisproposedinthispaper．Bycalculatingtherobot’Sposition，poseanddesiredshootangledynamically,thesooc
