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机器人足球系统改进与实现的研究

王书理  
【摘要】:机器人足球比赛是近年来在国际上迅速开展起来的高科技对抗活动,是把高科技和人们喜爱的足球运动结合在一起的产物,是集机器人学、智能控制、无线通讯、图像处理、机械学等多种学科和技术于一体的综合性产物。 本文以Mirosot5对5小型组机器人足球系统为研究平台,首先介绍了足球机器人的研究历史以及现状,然后对机器人足球系统的决策子系统、视觉子系统、无线通讯子系统以及小车子系统的组成结构及设计方法进行了研究,对其存在的问题进行了剖析,并且提出了改进的方法。 本文工作的主要研究内容包括: 首先,设计并实现了一个新的视觉算法,解决了机器人足球系统目前存在的目标识别困难问题,提出了按机器人假想尺寸避免碰撞的方法,对机器人只需识别队标,从而大大减少了颜色样本,减小了图像处理的难度,提高了目标辨识的准确性。 其次,发现了视觉系统存在一种新的误差,并给出了校正方法;发现了一种由于偏心矩导致的运动误差,也给出了校正的方法。 再次,分析设计了机器人的各种行为,并给系统增加了带球动作,使射门精度得到显著提高。 最后,由于这种新的视觉方法对避碰要求较高,为了更好地实现避碰和路径规划,提出了一种利用状态转移矩阵实现状态转换的路径规划方法。实验结果表明,该方法用于机器人足球系统,能很好地实现机器人之间的相互协调。


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