小型人形機器人之設計、研製及應用---子計畫五：行為策略與FPGA模組之研發及其於人形機器人足球賽之應用

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Title:	小型人形機器人之設計、研製及應用---子計畫五：行為策略與FPGA模組之研發及其於人形機器人足球賽之應用
Other Titles:	Behavior Strategies and FPGA Modules Design and Their Applications on Humanoid Robot Soccer Games
Authors:	翁慶昌
Contributors:	淡江大學電機工程學系
Keywords:	機器足球賽;足球機器員;人形機器人;機器視覺;行為策略
Date:	2006
Issue Date:	2009-03-16 16:46:31 (UTC+8)
Abstract:	本計劃的主要目的是在三年規劃期間有系統的製作人形足球機器員與完成一個可進行4 對4 機器足球賽的人形機器足球系統。本計劃擬從機械結構、電子系統、視覺影像、與行為策略等四項來規劃實現人形機器足球系統，並與其他子計劃分年度進行1 對1、2 對2、與多對多機器足球賽，從競爭與合作過程中建立總計劃之最佳的軟硬體架構。三年的規劃可以概述如下：第一年：本計畫擬先研製出一台具有24 個自由度並且能與環境互動以及具備基本行動能力的人形機器人。本計畫擬探討如何建立各種特徵顏色的彩色模型來辨識各種球場的特徵，然後由這些特徵分別求得機器人本身以及其他目標物（足球、敵方機器人）的座標位置來供決策的分析。本計畫亦擬規劃與實現機器人單腳抬腿站立、前進、後退、左右轉、原地旋轉、側移、追球與丟球等基本足球行為。第二年：本計畫擬整合第一年各個子計畫的優點來製作兩台能做更高階移動行為以及具備學習能力與合作能力的視覺自主人形足球機器員。本計畫擬用比例回授控制器作主控制器與CMAC 作輔助控制器來讓機器人具有自我學習的行走能力，並加強機器人的自身感測能力，利用重心檢測、速度檢測、加速度檢測與指南針定位的感測資料進行重心的模擬推算與穩定評估，再將其整合實現在FPGA 模組上，讓機器人本身具備重心的推論與自我移動平衡的能力，並且完成FPGA 影像模組之設計。本計畫擬在第二年利用無線網路通訊的方式來整合二台足球機器員的環境資訊，進而達成能定位出場地中敵、我各二台足球機器員與足球等目標物之座標位置的功能。本計畫擬規劃實現機器人之攻擊與防守的行為模式，並且探討如何讓二台機器人能成功而且有效的進行明確的分工與合作來進行攻擊與防守的行為模式。第三年：本計畫擬整合前兩年各個子計畫的優點來製作四台能在各式地形上行走以及具有無支撐面移動平衡與多機器人合作能力的自主性視覺足球機器員。本計畫擬探討如何用第二年所實現的FPGA 影像模組來架立雙眼視覺，並將各項特徵資訊(譬如機器人找出的各項目標物、自身的座標位置與方位)以封包格式來做有效的編碼以提供機器人做快速的溝通，來讓四台足球機器員能互相溝通彼此的座標資訊以達成全場目標物精確及時定位的要求。在四對四的策略決定機制部份，本計畫擬將免疫系統的特性應用到動態環境下群體的最佳行為決策的設計，由免疫系統的角度來設計人形足球機器員的動作選擇機制，進一步探討如何加強人形足球機器員群體行為策略的適應能力，讓場內的機器人能有效率的相互合作完成進攻或防守任務以贏得比賽。
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