集控式足球機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)及改進(jìn).pdf

1、機(jī)器人足球比賽是近年來影響日益增長(zhǎng)的一項(xiàng)高科技競(jìng)賽活動(dòng)，它為許多理論，包括人工智能、機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制等提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。但足球機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及面較寬，需要一定的理論基礎(chǔ)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文基于具體的已開發(fā)成型的足球機(jī)器人系統(tǒng)，針對(duì)決策、視覺和總控子系統(tǒng)，對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行了基本總結(jié)，并進(jìn)行了算法、性能和應(yīng)用上的改進(jìn)。 首先，本文對(duì)足球機(jī)器人比賽進(jìn)行了回顧，對(duì)原有的機(jī)器人足球系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)及各部分作用。然

2、后，針對(duì)具體的各個(gè)子系統(tǒng)，本文作了深入分析和探討。 針對(duì)總控子系統(tǒng)，本文主要分析了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和總控子系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中起到的作用。同時(shí)，在原有基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了更加模塊化的分級(jí)劃分，使整個(gè)系統(tǒng)的可移植性更好。同時(shí)針對(duì)不同比賽類型及硬件條件，對(duì)不同情況進(jìn)行了整合。在系統(tǒng)流程上，引入了多線程機(jī)制，使系統(tǒng)從原來的串行操作改進(jìn)到并行操作，縮短了系統(tǒng)控制周期。在此基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)界面也做了較大改進(jìn)，增加了許多具體功能，使之更適合

3、于調(diào)試和比賽。 針對(duì)決策子系統(tǒng)，在對(duì)原有系統(tǒng)總結(jié)的基礎(chǔ)上，具體針對(duì)底層動(dòng)作和角色分配作了一定的改進(jìn)，并增加了陣形設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)。底層動(dòng)作是決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此我們?cè)诒容^自身和其他隊(duì)伍底層動(dòng)作的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了底層動(dòng)作算法。對(duì)于角色分配，我們把其從局部最優(yōu)改進(jìn)到全局最優(yōu)，提高了整個(gè)隊(duì)伍的響應(yīng)速度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了一定程度的碰撞。 陣形設(shè)計(jì)是決策系統(tǒng)的核心，但原有的設(shè)計(jì)方案完全基于程序，可編輯性不好，不利于快速修

4、改和調(diào)試。本文提出了策略編輯器的設(shè)計(jì)，使陣形設(shè)計(jì)完全在圖形界面下可視化完成，有利于陣形的豐富和快速修改。 預(yù)測(cè)對(duì)于提高決策系統(tǒng)的性能，有著重要的作用。對(duì)于球的預(yù)測(cè)，相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單。但對(duì)于機(jī)器人的預(yù)測(cè)，則困難得多。本文提出了在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的基于支持向量機(jī)的預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了機(jī)器人各個(gè)動(dòng)作的動(dòng)作周期，并成功地應(yīng)用到機(jī)器人動(dòng)態(tài)射門中，取得了很好的效果。 針對(duì)視覺子系統(tǒng)，本文對(duì)原有的視覺流程作了具體的歸納和相應(yīng)的改進(jìn)，并對(duì)每

5、個(gè)步驟做了詳細(xì)的說明。同時(shí)，由于新增比賽類型導(dǎo)致場(chǎng)地?cái)U(kuò)大，本文在原有單攝像頭系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進(jìn)到雙(多)攝像頭系統(tǒng)，并為改進(jìn)到雙(多)主機(jī)系統(tǒng)做了一定準(zhǔn)備工作。同時(shí)，在目標(biāo)識(shí)別上，引入了目標(biāo)跟蹤算法，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性有了更高的提升。 對(duì)于圖像識(shí)別后的結(jié)果，由于誤差的存在，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定和不光滑。本文引入了濾波算法，在給定物體運(yùn)動(dòng)模型和誤差分布的基礎(chǔ)上，對(duì)識(shí)別結(jié)果做了濾波處理，使物體位姿信息更加準(zhǔn)確，為決策系統(tǒng)的性能