URWPGSim2D新项目的开发及平台实现

本文针对原URWPGSim2D平台下已有竞技项目多年来积累的赛点匮乏、策略瓶颈、代码重复等问题,为提供更新鲜、合理的赛事项目接受全国参赛队的挑战,同时培养和提高学生创新实践能力,本文基于原有仿真平台的框架,设计并实现三个全新比赛项目及对URWPGSim2D平台的更新与改进。实践表明,URWPGSim2D新平台及项目具备稳定、合理的优势,并将应用于2016国际水中机器人大赛。     

基于URWPGSim2D平台的机器鱼稳定性及路径规划

水中机器人水球比赛2D仿真平台URWPGSim2D是对水中机器人进行仿真测试的平台,由北京大学智能控制实验室组织开发,真实模拟仿真机器鱼各个关节的位姿变化,运动状态变化及机器鱼水球比赛运行等状况.基于 URWPGSim2D 平台提供的策略,经过大量实验对比,对水中机器人在仿真环境下的稳定性进行深入研究,意在提高水中机器人的稳定性,从而提高仿真比赛项目策略的健壮性,进而为未来实体水中机器人奠定良好的算法基础.该策略实现的比赛程序在2016年国际水中机器人大赛中荣获二等奖,表明了策略的有效性.     

水中机器人2D仿真平台的直线优化算法

基于 URWPGSim2D 仿真平台,提出在水中搬运项目上的一种直线优化算法.分析仿真机器鱼的运动特性,介绍2D仿真机器鱼现有的point to point算法,给出优化后的直线算法,并通过实验进行验证.实验结果表明:优化后的算法能有效提高机器鱼的稳定性,能更好地进行控制,可为水中机器人其他项目仿真鱼的控制提供参考.     

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URWPGSim2D 仿真平台的测试分析与策略改进

为了在国际水中机器人比赛的 URWPGSim2D 仿真平台中更准确地控制仿真鱼,通过对该平台进行测试分析以完善比赛策略,基于对平台的测试,总结分析平台特性和仿真鱼的行为规律,依此提出花样游泳项目竞技策略的改进方案。结果表明：结合平台分析结果改进后的策略可更有效地控制仿真鱼行为,使仿真鱼的行进过程更加快速稳定,从而在花样游泳比赛取得冠军成绩。     

一种机器鱼仿真平台场地与动态实体的实时绘制方法

为了解决水中机器人竞赛URWPGSim2D仿真平台1．0版本中无法进行比赛场地的自适应缩放,以及不便于实时提供碰撞检测所需的实体坐标信息等问题,提出一种机器鱼仿真平台场地与动态实体的实时绘制方法。设计比赛场地与动态实体绘制的实现思路,并根据实体机器鱼的游动模型设计仿真机器鱼的外观及运动形态,使仿真平台中的场地以及所有的动态实体的大小都可根据实体机器鱼比赛场地的尺寸进行等比例缩放及显示。同时,新平台中还提供了动态实体、静态实体的实时位置信息,以便平台中其他模块的调用,并且针对碰撞检测的需要提供了各个实体边缘位置的坐标数据。实践结果证明：该方法能将实体机器鱼的比赛场景实时、逼真地表现在URWPGSim2D仿真平台2．0中。     

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。     

水中机器人2D 仿真比赛策略

基于URWPGSim2D 仿真平台,结合2V2 抢球博弈赛要求,提出一种水中机器人2D 仿真比赛策略。根 据仿真策略,采用切入圆算法,通过仿真鱼的距离及角度计算,对仿真鱼进行自动调速控制,提出速度优先策略来 优化仿真鱼的自动调速,根据决策树算法模型思想,建立预测模型,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明：该 比赛策略能够实现自动换挡,具有抢球速度快、稳定性好和进攻性强的特点。     

基于URWPGSim2D仿真平台的生存挑战策略

为在短时间赢得对抗性比赛,提出基于国际水中机器人大赛生存挑战项目之 URWPGSim2D 仿真平台的生存挑战策略.根据大赛规则,提出并设计障碍物隔离策略,利用障碍物躲避对手,并经过实验和比赛验证.结果表明:该策略能有效躲避对方攻击,为其他对抗类比赛在障碍物的处理上提供参考.     

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.     

基于URWPGSim2D仿真新平台的水中搬运的策略优化

针对2016国际水中机器人大赛水中搬运项目的URWPGSim2D仿真新平台,为提高传统比赛策略的效率,对其进行优化.设计仿真机器鱼的方向算法和最短运动距离的算法,采用多种算法和函数动态分析鱼的运动路径,运用星型网状判断思路,综合考虑多种情况,从而最大程度上避免失误.实验结果表明:该策略能高效率完成比赛任务,很大程度上缩短完成比赛的总时间,大大提高策略的稳定性.     

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。     

2D 仿真3vs3 机器鱼协作防守策略研究

在仿真机器鱼水球3vs3比赛中,针对传统防守策略的不足,基于URWPGSim2D仿真平台提出一种新的协作防守策略。在分析目前比赛策略存在的问题的基础上,将防守区域划分为底线防守区域和绝对危险区域,在不同区域采用不同的防守策略,并根据守方区域可能出现的3种防守情形进行针对性的部署分析。实践结果表明,该策略在实际应用中取得了较好的成果。