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。     

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。     

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。     

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。     

机器鱼比赛中的协作策略

通过建立反映控制对象定位信息的环境模型,针对多机器鱼协作顶球策略进行研究。提出通过多竞标函数与模糊控制规则进行动态任务分配,实现多机器鱼协调控制的算法。实验结果表明,采用所提控制策略,机器鱼能快速地完成协作顶球任务。     

基于URWPGSim2D平台协作过孔项目的策略优化

为提高2D仿真协作过孔比赛项目中仿真鱼的智能程度和稳定性,提出“仿真鱼的智能纠错”和“多顶球策略交替协作”2个方案。将比赛全程分为“无球”和“带球”2个阶段,分别对这2个阶段的传统策略进行介绍,详细阐述其优化策略,并分别对其进行实验验证。实验结果表明：2条仿真鱼交替协作完成比赛,其智能程度有很大提升,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较大程度的提高。     

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。     

基于抢球博弈的逃生策略

为解决抢球博弈中出现“鱼卡死于球门内”的问题,提出“七点”和“五点”避障逃生法。根据鱼池大小和球门位置划分不同区域,采取关键点,基于机器鱼和得分球的动态位置设计2种不同的逃生方案,并对比特殊情况和一般情况下执行策略的效率。结果表明：该策略不仅可行,而且方便高效,已成功应用于2015年中国机器人大赛,在比赛中为参赛队获得更多的抢球时间。     

水中机器人2D仿真水中搬运策略优化

基于 URWPGSim2D 仿真平台,对现有的比赛策略进行优化和改进.首先从整体层次出发提出一种全新的比赛策略;然后针对平台不确定性,引入了 PID模糊控制对基础动作进行优化;最后,针对近距离带球难以精确控制的问题,提出了近距离尾切式顶球算法,并进行模拟实验验证.实验结果表明:带球总耗时降低约34.78%,带球动作的精准度明显提高,能够实现快速带球的目标.     

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.     

盾形洄游算法

为解决机器鱼因高速带球失误造成的绕球和逆向顶球行为,对盾形洄游算法进行研究。该算法通过栅格建模,在球周围一定范围内进行布线确定栅格,使得机器鱼在超出目标点后快速寻找最短洄游路径,并找到折返初始位置的最佳方式。实验结果证明：盾形洄游算法能有效地改善带球失误,极大地提高了机器鱼在比赛中的稳定性。     

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。     

基于任务规划的多机器鱼协作策略

为解决2D仿真机器鱼比赛中多鱼对抗项目的任务分工、整体合作及实时动态调整问题,提出基于多机器鱼协作任务规划原理的协作策略。根据机器鱼自身完成任务的能力和效率,将给定的任务分解和分配,按照各比赛项目的特征分别采取不同的协作策略:对2vs2采用群协作分配方式,5vs5项目采用集中分配方式,并设计了三鱼协作队形以提高动作的有效性。仿真结果表明:该协作任务规划方法可增强多鱼的协作能力、动态调整能力和进球率,较好地满足了多机器鱼系统的控制要求。     

一种划分特殊与一般的抢球博弈策略

为了进一步提高机器鱼在抢球博弈项目中的进攻效率,提出一种划分特殊与一般的比赛策略.在区域划分的基础上,从鱼与水球的距离及相对位置出发,划分特殊情况与一般情况,独立处理特殊情况后,针对一般情况,根据球与球门的距离远近及所处区域,利用动态规划思想,选出机器鱼最先要进攻的球与球门,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,实现了各种情况下最佳水球的选择,大大缩短了抢球博弈中多次进球所需要的时间.