基于坐标变换的机器鱼顶球算法

为了使机器鱼的顶球兼备速度性和连贯性并提高带球进攻效率,提出一种基于坐标变换的顶球算法。在分析典型的顶球算法的基础上,设计了机器鱼的几种简单动作,依据机器鱼、球和对方球门的坐标几何位置关系的设计决策机制来选择机器鱼下一步动作,并在多水中机器人协作控制平台上进行了单鱼顶球实验。实验结果表明,该算法是有效的,能大大提高机器鱼顶球效率和缩短一次进球所需要的时间。     

2D 仿真机器鱼协作过孔策略

在机器鱼2D仿真协作过孔比赛项目中,针对无球游动过程中固定路线的行进方法所存在的问题,提出一种优化策略。根据比赛规则,将比赛分为无球游动和带球运输2部分。在无球游动过程中,使用一种根据当前所处位置动态选择最优路线的路径优化思路。在带球运输部分,利用场地的特殊性使用机器鱼身体的所有部位运输。结果表明:优化后的策略能充分考虑该项目的得分要求和场地特点,在速度和稳定性上都有很大程度的提高。     

基于PID 算法的水中机器鱼方向档位控制方法

为了找到机器鱼在游动过程中每一时刻适应当前速度的最佳方向档位,笔者基于PID算法,提出了一种水中机器鱼方向档位的控制方法。分析PID控制原理,将其用于水中机器鱼方向档位的控制,设计出了适合机器鱼顶水球模型的PD算法,并给出了具体的实现方法和调试思路。实验结果表明:该算法有效地弥补了以往参赛者使用的算法中的不足,可以使机器鱼快速稳定地调整方向位姿,在实际应用中表现出了良好的带球游动性能。     

基于URWPGSim2D 平台的北斗切线顶球算法优化

针对国际水中机器人大赛(International Underwater Robot Competition , URC)2D 仿真项目平台 URWPGSim2D(underwater robot water polo game simulator 2Dimension edition)底层经典顶球算法的不足,对其进行解 析和优化。结合多年参赛经验积累和对已有带球算法解析,提出基于角度决策的“北斗切线顶球”算法,通过角度 判定使仿真鱼根据角度的范围选择最佳的运动策略。实验结果表明,该算法可提高机器鱼带球效率和稳定性。     

基于动作决策的机器鱼顶球算法

为了使机器鱼的顶球兼备速度性和连贯性并提高进球效率,提出一种基于动作决策的顶球算法。在分析典型的顶球算法的基础上,设计了机器鱼5种简单动作,依据机器鱼、球和对方球门的坐标几何位置关系的设计决策机制来选择机器鱼下一步动作,并在机器人水球比赛平台上进行了单鱼顶球实验进行算法验证。实验结果表明,该算法能大大缩短一次进球所需要的时间。     

2D 仿真水球搬运策略

针对2D仿真水球搬运项目,在传统搬球策略的基础上,对机器鱼能够在尽可能短的时间内完成搬运过程提出了一种策略。策略中设计出了带球到后方函数 PoseToPose()与带球函数 Dribble()。采用了双球搬运策略,策略中的判断设计采用了赫夫曼树的思想。实验结果表明：该策略能灵活调用先完成任务的鱼,大大缩短搬运的总时间,增加了策略运行的稳定性。在实际应用上取得了较好的效果。     

基于遗传算法的机器鱼路径规划

针对在线跟踪机器鱼运动等难题,提出基于对基于遗传算法的机器鱼路径规划方法。采用栅格法对机器鱼工作空间进行划分,然后通过复制、交叉、变异等遗传操作得到机器鱼在由栅格表示环境下的最短无碰路径。根据分段控制和模糊控制的思想分别设计出机器鱼前进的速度控制算法和方向控制算法,使机器鱼的实际推进路线尽量与通过遗传算法得到的理想最优路径一致。再通过计算机向机器鱼发出相应的控制指令。实验结果表明,该方法的是有效的。     

基于二次区域划分的机器鱼比赛策略

为提高机器鱼顶球的快速性、连续性以及顶球效率,提出一种基于二次区域划分的比赛策略。在分析经典顶球算法的基础上,从球和球门的相对位置出发,将场地进行区域划分;针对不同的区域,再根据鱼、球和对方球门的坐标几何位置关系进行动态区域划分,据此决策出最优的顶球算法完成进攻,并在机器鱼比赛平台上对设计的策略进行具体验证。实验结果表明:该策略是有效、可行的,不仅能缩短进球时间,还能做到有效防守,增强本队竞争力。     

机器鱼水球比赛中精确与模糊协作顶球策略

为使机器鱼的顶球兼备精确性以及在鱼脱离预定轨道的情况下尽可能使水球朝有利于我方进攻方向偏离,提出一种精确与模糊协作的顶球策略。在分析以往顶球算法的基础上,设计一种以水球与目标点连线为基准的区域划分,综合考虑理想情况以及水中各种复杂因素影响后的鱼、球以及目标点的相对位置和几何关系,合理组合路径规划算法和动作决策算法,并以实例在符合路径规划条件和不符合路径规划的条件下进行测试。实验结果表明：该算法能最大限度地利用机器鱼目前所处的环境,使机器鱼的顶球兼备精确性和模糊性。     

基于有效区域和有效方向的全局顶球策略

为了使机器鱼的顶球兼备速度性和连贯性并提高进球效率,提出一种基于有效区域和有效方向的顶球算法。在分析典型的顶球算法的基础上,从鱼、球、球门三者的相对位置出发,判断是否在有效区域和有效方向上,并以单机器鱼顶球为实验任务,并对该策略进行了验证。实验结果证明,该方法能有效缩短一次进球所需要的时间。     

机器鱼2D 仿真抢球博弈策略

针对机器鱼2D仿真平台更新,抢球博弈场地的变更和规则的改变问题,对抢球博弈策略进行新的规划。介绍抢球博弈项目的比赛场地和比赛规则,利用仿真机器鱼鱼体的多个部位和仿真场地的特殊性运输目标物体,并进行多次实验验证。实验结果表明：新策略能充分考虑比赛场地的地形、机器鱼以及得分情况等实时信息,在不同的区域、不同的得分的情况下执行不同的策略,加强机器鱼的运输和绕障能力,在快速得分的同时又能灵活应变。     

基于水波建模的交替式顶球改进算法

针对机器鱼比赛中出现的情况以及基本顶球算法的不足,设计一种基于水波建模的交替式顶球算法。在 经典顶球算法的基础上,根据水波建模的相关理论,给出了基于水波建模的交替式顶球算法的具体思想,通过变换 坐标系,使球以曲线的方式向前推进,利用水波建模对算法进行优化,提高顶球点的精度,从而减少误差,并对算 法进行验证。实验结果表明,该算法可提高机器鱼顶球效率并缩短一次进球所需要的时间。     

基于URWPGSim2D 仿真新平台之抢球大作战的策略分析

为了能在抢球大作战比赛过程中使我方机器鱼处于一种积极主动的状态,针对2013年中国水中机器人大赛2D仿真抢球大作战项目的新平台和新环境,从比赛策略和顶球算法2方面进行研究,提出了基于区域划分法的机器鱼顶球算法,对我方的2条机器鱼的运动进行了分工和优化。实验结果表明,该新型比赛策略是比较有效的。     

机器鱼2D 仿真抢球大作战策略的优化

针对机器鱼2D仿真抢球大作战场地变更,提出一种基于单体运输法的机器鱼比赛优化策略。利用仿真机器鱼的全部部位和仿真场地的特殊性运输目标物体,避开了场地缺陷造成的运输过程中出现的异常情况。结果表明:优化后的抢球大作战策略能充分考虑比赛场地的地形及机器鱼和水球的实时信息,在不同的区域执行不同的策略,可加强机器鱼的运输和绕障能力。     

水中机器人2D 仿真水球斯诺克策略优化

基于URWPGSim2D仿真平台,提出一种新型的比赛策略和顶球算法。介绍2D仿真水球斯诺克现有的比赛策略、顶球算法,给出优化后的比赛策略,根据速度性和连贯性,提出一种自动换挡的机器鱼顶球算法,并以实例对优化后的比赛策略和顶球算法进行仿真实验。实验结果表明：优化后的比赛策略的稳定性有所提高,使顶球更加平稳快速。     

一种2D 仿真水球5VS5 比赛策略

针对水中机器人2D仿真水球5VS5比赛的规则,提出一种有效的多鱼协作带球与抢球方法。从速度控制、方向控制、顶球动作和智能反应4个方面进行单鱼动作设计,在此基础上进行简化后增加特殊角度的设计,采用动态顶球点和动态最优位置来设计协作带球,并通过＂领域智能算法＂进行协作抢球。分析结果证明：该策略能提高机器鱼之间的协作,并在2012中国机器人大赛2D仿真水球5VS5项目中取得了亚军。     

机器鱼双闭环正弦形轨迹跟踪控制方法

为实现机器鱼位置和姿态的实时轨迹跟踪控制,通过将姿态控制作为内环、位置控制作为外环的方式设计双闭环控制算法。内环通过采用滑模控制器使得其收敛速度大于外环,保证闭环控制系统整体稳定性,通过李亚普诺夫稳定性定理证明机器鱼位置姿态双闭环控制系统具有渐近稳定性。仿真结果表明：该方法可有效控制机器鱼纵垂面轨迹的实时追踪;实验中机器鱼完成预设运动共耗时12 s,其轨迹最大误差和平均误差分别为0.078 m和 0.052 m,验证了双闭环算法在机器鱼轨迹跟踪控制中的有效性和高效性。