集控式足球機器人系統(tǒng)設(shè)計及改進.pdf

1、機器人足球比賽是近年來影響日益增長的一項高科技競賽活動，它為許多理論，包括人工智能、機器視覺、運動控制等提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的實驗平臺。但足球機器人系統(tǒng)的設(shè)計涉及面較寬，需要一定的理論基礎(chǔ)及實踐經(jīng)驗。本文基于具體的已開發(fā)成型的足球機器人系統(tǒng)，針對決策、視覺和總控子系統(tǒng)，對原有系統(tǒng)進行了基本總結(jié)，并進行了算法、性能和應(yīng)用上的改進。 首先，本文對足球機器人比賽進行了回顧，對原有的機器人足球系統(tǒng)進行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)及各部分作用。然

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

3、于調(diào)試和比賽。 針對決策子系統(tǒng)，在對原有系統(tǒng)總結(jié)的基礎(chǔ)上，具體針對底層動作和角色分配作了一定的改進，并增加了陣形設(shè)計和預(yù)測。底層動作是決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此我們在比較自身和其他隊伍底層動作的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，改進了底層動作算法。對于角色分配，我們把其從局部最優(yōu)改進到全局最優(yōu)，提高了整個隊伍的響應(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)計是決策系統(tǒng)的核心，但原有的設(shè)計方案完全基于程序，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，使陣形設(shè)計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)測對于提高決策系統(tǒng)的性能，有著重要的作用。對于球的預(yù)測，相對來說比較簡單。但對于機器人的預(yù)測，則困難得多。本文提出了在實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的基于支持向量機的預(yù)測，準(zhǔn)確地預(yù)測了機器人各個動作的動作周期，并成功地應(yīng)用到機器人動態(tài)射門中，取得了很好的效果。 針對視覺子系統(tǒng)，本文對原有的視覺流程作了具體的歸納和相應(yīng)的改進，并對每

5、個步驟做了詳細(xì)的說明。同時，由于新增比賽類型導(dǎo)致場地擴大，本文在原有單攝像頭系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進到雙(多)攝像頭系統(tǒng)，并為改進到雙(多)主機系統(tǒng)做了一定準(zhǔn)備工作。同時，在目標(biāo)識別上，引入了目標(biāo)跟蹤算法，使整個系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性有了更高的提升。 對于圖像識別后的結(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，在給定物體運動模型和誤差分布的基礎(chǔ)上，對識別結(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