一類自主式足球機(jī)器人的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，人們對于機(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空間和更強(qiáng)的適應(yīng)能力。作為傳感器、執(zhí)行器、運(yùn)動規(guī)劃密切結(jié)合的活動載體，輪式移動機(jī)器人因為僅使用相對簡單的機(jī)構(gòu)和控制即可實現(xiàn)高速穩(wěn)定的移動，所以具有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價值，其研究也越來越受到人們的重視。而機(jī)器人足球比賽恰恰為研究者提供了一種試驗平臺和評價各種理論與技術(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。在眾多

2、的機(jī)器人足球比賽項目中，全自主式機(jī)器人足球比賽成為引人注目的焦點。本文就是以自主式機(jī)器人足球為研究背景對機(jī)器人控制的體系結(jié)構(gòu)、自定位、實時視覺、多傳感器融合、復(fù)雜行為設(shè)計、控制軟件設(shè)計等方面展開研究，并將研究成果應(yīng)用于自主研發(fā)的機(jī)器人“牛牛”。 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)計了“牛?！钡奶幚砥飨到y(tǒng)、底層控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、運(yùn)動系統(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)計已成為國際潮流。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)計實現(xiàn)了“牛?！钡目刂葡到y(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，可以完成復(fù)雜任務(wù)。 足球比賽時要求機(jī)器人面對著復(fù)雜多變的場上形勢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，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)計了機(jī)器人的決策系統(tǒng)。并針對自主式機(jī)器人足球比賽的特點，提出自定位的方法。對自主式機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，提出最短切線路徑算法。 動作的設(shè)計與完成水平是比賽勝負(fù)的關(guān)鍵因素。全面規(guī)范的動作設(shè)計，準(zhǔn)確有效的動作實現(xiàn)對于足球機(jī)器人決策系統(tǒng)設(shè)計是極其重要的。本文對機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模，針對位置、速度雙閉環(huán)的運(yùn)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計出適合足球比賽的基本動作函數(shù)和組合動作函數(shù)并對其進(jìn)行仿真研究。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用于實際系統(tǒng)中，并在全國機(jī)器人足