一种基于有限状态自动机的多鱼协作顶球算法

针对水中机器人比赛中多机器鱼协作顶球时出现的互相干扰的问题,提出一种基于有限状态自动机的多鱼协作顶球算法。从机器鱼运动特点以及水环境的特点出发,以单鱼顶球算法为基础,以有限状态自动机的思路建模,对每条机器鱼的动作决策进行规划,从而能够高效地完成每条机器鱼的路径规划并避免互相干扰,以达到高效顶球的效果。实验结果证明:该有限状态机能够触发每条鱼的状态动作的转换,最大可能地实现互不干扰地交互顶球,大大提高了在多鱼顶球时的效率。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于区域划分和边角处理的机器鱼协作策略

针对水中机器人全局视觉水球2VS2比赛中出现的水球位于边角的特殊情况,提出一种基于比赛场地的区域划分和边角处理的协作比赛策略。通过对比赛场地的划分,划定了2条机器鱼各自负责的区域,并利用机器鱼顶球方式建立机器鱼运动模型。基于水球位于4个边角的问题,讨论了3种协作方式的利弊,得出执行边角处理时采用1条机器鱼处理边角球,1条机器鱼游到合适的位置进行防守的协作策略为最优。在水中机器人平台上进行协作顶球实验验证,实验结果表明：该方法缩短了处理边角球、边界球的时间,提高了机器鱼的协作和进攻效率,使得水球总是朝着有利于己方的方向运动。     

基于模糊逻辑和几何学的机器鱼顶球路径规划

针对人工势场法及流场法的缺点,将模糊逻辑与几何学路径规划方法相结合,提出一种新的机器鱼顶球路径规划方法。利用几何方法规划机器鱼的运动轨迹,采用模糊规则产生机器鱼的方向控制指令,使得机器鱼能够沿期望轨迹运动,并在机器鱼平台上进行了验证。结果表明,该方法是有效的,能使机器鱼的位姿始终处于最佳的顶球状态。     

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。     

抢球大作战策略优化

根据水中机器人水球比赛仿真器2D版软件比赛平台下的机器鱼顶球所具有的速度和连贯性,对抢球大作战项目中机器鱼的进攻和防守策略进行优化。研究抢球大作战项目里的顶球函数,分析上下半场两机器鱼的协作能力,使机器鱼达到"动静结合"的效果,使我方的机器鱼一直处于主动状态,对方机器鱼处于无球或没有好球可抢的境地,并以实例进行仿真实验。实例结果表明,该策略能使机器鱼抢到更多的球。     

一种水中机器人协作顶球策略

针对国际水中机器人大赛全局视觉组水中协作顶球项目,提出一种有效的多鱼协作顶球方法。从速度控 制、方向控制、多鱼协作和顶球动作4 个方面制定整体策略,进行特殊位置的设计,让机器鱼交替顶球,并经过反 复测试。测试结果表明：该策略能提高机器鱼的顶球效率,更加有效地完成比赛任务,已在2018 年国际水中机器人 大赛中获得冠军。     

机器鱼仿真水球斯诺克比赛策略

针对中国水中机器人大赛中2D仿真机器鱼水球斯诺克项目,从比赛策略和控制方法 2方面进行研究。介绍仿真平台及斯诺克项目,给出机器鱼对目标球及最佳球洞的选择策略,提出一种基于虚拟区域法的路径规划方法,对仿真机器鱼的运动进行控制。实践结果表明,虚拟区域法在路径规划上是有效的。     

基于蚁群算法的仿真机器鱼动作决策策略

针对仿真机器鱼非对抗赛和对抗赛情况,为使求解结果在既不依赖初始路线的选择,也不需要外界的特定干预的情况下,实现鱼快速、准确的调整,分别提出2种基于蚁群算法的动作决策策略。基于蚁群算法的分支界限法,判断机器鱼关键物理量所在分支,自主确定当前时刻的鱼的速度和角速度档位的最优组合;而基于蚁群算法的动态规划法,在每个周期内,根据机器鱼反馈回来的动态变量及时进行自主调整。以上2种方法经2D仿真平台验证结果表明：机器鱼可根据该策略调整路径,实现速度和方向的组合优化,以最短的时间和距离找到目标点。这说明基于蚁群算法的2种动作决策策略具有很强的适应能力,满足仿真机器鱼对于动作决策的要求。     

基于位置反馈的多机器鱼编队控制

为实现多机器鱼的队形控制,在图论队形控制理论的基础上引入一种基于位置反馈的队形控制策略。介绍参考机器鱼的概念,在任一时刻都设定一个保持不动的参考机器鱼,其它机器鱼则根据当前参考机器鱼的位置及机器鱼之间的信息交互来调整其相对位置,使多机器鱼系统在有限时间内实现任意队形的形成。在水下机器人2D仿真平台上进行实验,并给出不同情况的实验结果。仿真结果表明：该方法整体性好,鲁棒性强,抗干扰性强,计算简单,可实现任意队形。     

机器鱼2D 仿真抢球博弈策略优化

基于国际水中机器人大赛2D仿真抢球博弈项目,针对仿真机器鱼路径规划问题提出弧切算法,设计仿真机器鱼的运动轨迹,并由角速度档位划分确保仿真机器鱼运球的稳定性.以距离角度值为基础提出死角避险、双鱼协作合力顶球算法,意在实现仿真机器鱼快速、高效进球,从而提高策略的健壮性,并通过URWPGSim2D仿真平台对策略进行验证.实验结果表明:该策略可以在较短时间内取得较大分数领先,并且呈现出高效、稳定的优点.     

基于条件决策的花样游泳算法

针对在全局视觉组花样游泳项目中出现的机器鱼不受控制的现象,提出一种易于实现的基于条件决策的花样游泳算法。通过对3条机器鱼同时运行时各自所处的位置以及相互之间碰撞的分析,对3条机器鱼处在不同状态时所能满足的条件进行判断,以此来决定执行相应的策略。实验结果表明:利用该算法完成的花样游泳项目具有较好的流畅性和较高的观赏性。而且该算法具有较好的扩展性,通过增加判断条件可以实现更加复杂的运动控制。     

机器人战术靶示教路径采样和跟踪控制

针对机器人战术靶在实际战术演练中需实现任意路径的跟踪控制,提出一种示教路径采样和跟踪控制策 略。基于2 种示教分别制定路径点采样策略,其中：在线示教人工远程操作机器人战术靶行走,构建基于行驶距离 和转弯半径的路径点采样策略;离线示教通过上位机在地图文件上编辑定义一系列离散的路径点来完成示教路径的 绘制。路径再现阶段读取之前存储的示教路径,采用节点跟踪切换控制策略、速度分段控制策略、基于航向和偏距 组合误差的方向控制策略来控制机器人对路径的跟踪。在物理样机上对算法进行验证,结果表明：机器人战术靶可 很好地对任意复杂示教路径进行跟踪,其中路径跟踪偏差小于0.3 m,各路径点到点跟踪速度偏差小于5%。     

基于弦端点法的机器鱼寻迹策略

为进一步缩短机器鱼寻迹顶球所走的路径,提高机器鱼找目标点的效率,提出一种基于弦端点法的机器鱼寻迹策略。在对切入圆算法改进的基础上,给出弦端点法的总体思路,通过作辅助圆弦中垂线的方法给机器鱼具有很好连贯性且逐渐逼近最佳击球点的一系列目标点。对2种算法的寻迹情况进行比较的结果表明:该策略能使机器鱼在寻找目标点时游动路径更短、轨迹更光滑,从而更好地实现顶球射门。     

基于状态变化的机器鱼水中角力策略

针对水中机器人水球比赛中的水中角力项目,提出了一种基于状态变化的水中角力策略。为了在相同力量的作用下产生最大的位移,根据机器鱼和呼啦圈的不同位置确定了最佳的进攻方向和顶球点。当两者的状态发生改变时,对于选择快速进攻还是最佳进攻位置的问题,通过实验得到快速进攻的策略为最佳。在"2013年Robo Cup中国机器人大赛"全局视觉组的水中角力比赛中,使用该策略的参赛队取得了亚军。