一類自主式足球機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，人們對(duì)于機(jī)器人的作業(yè)要求也逐漸向大范圍、高難度的方向發(fā)展，這就要求機(jī)器人具有更大的活動(dòng)空間和更強(qiáng)的適應(yīng)能力。作為傳感器、執(zhí)行器、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃密切結(jié)合的活動(dòng)載體，輪式移動(dòng)機(jī)器人因?yàn)閮H使用相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)和控制即可實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的移動(dòng)，所以具有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值，其研究也越來(lái)越受到人們的重視。而機(jī)器人足球比賽恰恰為研究者提供了一種試驗(yàn)平臺(tái)和評(píng)價(jià)各種理論與技術(shù)的客觀方法，它涉及到當(dāng)前人工智能的大多數(shù)主要熱點(diǎn)。在眾多

2、的機(jī)器人足球比賽項(xiàng)目中，全自主式機(jī)器人足球比賽成為引人注目的焦點(diǎn)。本文就是以自主式機(jī)器人足球?yàn)檠芯勘尘皩?duì)機(jī)器人控制的體系結(jié)構(gòu)、自定位、實(shí)時(shí)視覺、多傳感器融合、復(fù)雜行為設(shè)計(jì)、控制軟件設(shè)計(jì)等方面展開研究，并將研究成果應(yīng)用于自主研發(fā)的機(jī)器人“牛?！薄?機(jī)器人的系統(tǒng)組成決定了它所能完成的任務(wù)。根據(jù)參加足球比賽這一核心任務(wù)，本文詳細(xì)分析了各種系統(tǒng)組成部分并依此設(shè)計(jì)了“牛牛”的處理器系統(tǒng)、底層控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和供電系

3、統(tǒng)并提出了基于混合式結(jié)構(gòu)的控制體系結(jié)構(gòu)。 隨著自主移動(dòng)機(jī)器人在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，開放式的機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)已成為國(guó)際潮流。本文提出了基于進(jìn)程間通訊的自主式機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“牛牛”的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)，可以完成復(fù)雜任務(wù)。 足球比賽時(shí)要求機(jī)器人面對(duì)著復(fù)雜多變的場(chǎng)上形勢(shì)以最快速度做出反應(yīng)。本文分析了足球機(jī)器人的行為決策特點(diǎn)，根據(jù)四層決策結(jié)構(gòu)模型采用產(chǎn)生式的推理

4、方式設(shè)計(jì)了機(jī)器人的決策系統(tǒng)。并針對(duì)自主式機(jī)器人足球比賽的特點(diǎn)，提出自定位的方法。對(duì)自主式機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，提出最短切線路徑算法。 動(dòng)作的設(shè)計(jì)與完成水平是比賽勝負(fù)的關(guān)鍵因素。全面規(guī)范的動(dòng)作設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確有效的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)于足球機(jī)器人決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)是極其重要的。本文對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，針對(duì)位置、速度雙閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出適合足球比賽的基本動(dòng)作函數(shù)和組合動(dòng)作函數(shù)并對(duì)其進(jìn)行仿真研究。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中，并在全國(guó)機(jī)器人足