收藏本站
《山东大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

RoboCup中型组足球机器人硬件平台设计与实现及视觉系统若干问题研究

初苗苗  
【摘要】: “足球机器人”是人工智能与机器人领域的应用基础研究课题,它涵盖了人工智能、机器人、实时视觉、智能控制和无线电通讯等技术,受到越来越多的关注。特别是中型组足球机器人,要求各个机器人都是全自主的,在实时的对抗比赛中,对其硬件系统的行走机构、运动性能,及软件系统的鲁棒性、实时性和精确度等都提出了更高的要求。研制出全自主机器人并且参加比赛,这是一项很有挑战的课题。足球机器人系统主要由决策子系统、视觉子系统、运动控制子系统和无线通信子系统构成,视觉子系统作为足球机器人感知外界的最重要途径,其性能的好坏对机器人的整体性能有着重要影响。 论文通过分析Robocup中型组足球机器人国内外研究现状并学习相关的机器人技术,在机器人硬件平台的构建和改进、机器人视觉系统的设计和实现、场地线的提取和分类等方面作了一定的工作和贡献。论文的具体工作说明如下: (1)作为主要参加人员,设计和实现了一套机器人硬件系统作为机器人研究的硬件平台,并重点完成了全向反射镜、反射镜支架和带球机构等硬件的改进工作。该硬件系统采用了国际流行的全向视觉系统及全向运动机构。全向视觉系统可采集到机器人周围360度方向的环境信息,提供了丰富、准确的视觉信息:全向运动机构可保障机器人在复杂的动态环境中自如、准确到达目标位置。通过多次实验,分析了硬件结构不合理的地方,并对其进行了改进。为满足分辨率不变的要求,重新选用了一款组合反射镜面;为完善视觉建模,改变了前向镜头高度和倾斜度:为减少视觉图像震荡,重新设计安装了反射镜面支撑装置;为增加带球可靠性,改进了带球机构。这为检验相关算法理论的优劣提供了一个更加良好的硬件平台。 (2)基于本硬件平台,采用多线程的思想,设计和实现了一套全向视觉和前向视觉协作处理的视觉系统。该全向视觉系统选用受光照明影响较小的YUV颜色空间,增加了视觉识别算法的稳定性;采用基于颜色查找表技术的像素分类算法和游程长度编码技术,大大减少了计算量,提高了视觉系统的响应速度;利用前后两帧图像内容变化不大的特点,改进了球等目标的识别算法,提高了目标识别的速度和精度;使用多线程的编程思想,全向视觉和前向视觉各起一个线程,根据实际情况决定是否挂起或启动前向视觉线程,弥补了全向视觉系统在硬件加工和安装方面的缺陷,增强了视觉系统的鲁棒性。 (3)对一种半径扫描提取场地线的方法进行了改进,并研究了利用场地线进行机器人自定位的问题。机器人自定位问题是视觉系统研究的重要问题,随着机器人足球比赛规则越来越接近现实世界,利用场地线进行的机器人自定位也变得举足轻重。论文在分析研究现有场地线提取算法的基础上,对一种半径扫描提取场地线的方法进行了改进和实现,并对场地线进行了特征定义和分类。 综上所述,论文作者作为主要参加人员实现的机器人硬件系统,机器人视觉系统以及利用场地线进行机器人自定位的算法,可以很好地适应比赛,在两次国家级中型组足球机器人比赛和一次省级机器人比赛中取得了良好的成绩。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 钟碧良,杨宜民;足球机器人协调控制的研究[J];电机与控制学报;2003年02期
2 赵臣,尚旭辉,耿淑琴;微型足球机器人底层控制系统研究[J];哈尔滨工业大学学报;2003年09期
3 钟碧良,张祺,杨宜民;足球机器人同步协调控制的研究[J];机床与液压;2003年04期
4 周明明 ,赵臣 ,阴炳皓;基于序列图像相关性的足球机器人目标搜索[J];微型机与应用;2003年09期
5 刘中华,程福,赵臣;小型足球机器人踢球器机电一体化设计[J];机电工程技术;2004年02期
6 程福,赵臣;小型足球机器人踢球器机电一体化设计[J];电子机械工程;2004年02期
7 程福,赵臣,刘中华;小型足球机器人车体系统的概念设计[J];机械设计与制造;2004年03期
8 程福,赵臣,甄宗雷;双轮驱动足球机器人动态性能分析[J];机械科学与技术;2004年06期
9 赵臣,程福,韩晓军,彭商贤;轮式足球机器人动态性能研究[J];机械工程学报;2004年12期
10 刘中华,程福;小型足球机器人车体系统设计的研究与实现[J];机电工程技术;2004年07期
11 李绍民;足球机器人综合实验系统的设计[J];实验室研究与探索;2004年11期
12 王强,姚进,王进戈;基于滚动窗口的足球机器人传球路径搜索[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
13 臧军旗,赵臣,崔炜,桂许军,何利;基于区域和切圆弧的足球机器人射门动作研究[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
14 薛方正,冯挺,徐心和;足球机器人系统仿真中的碰撞研究[J];机器人;2005年01期
15 王书理;丁凤霞;杨广林;赵逢达;;一种提高足球机器人性能的新型视觉算法[J];计算机工程;2006年18期
16 江美青;李孝安;谭然;;足球机器人对彩球的鲁棒跟踪识别[J];计算机工程与应用;2006年30期
17 王薇;张永清;赵臣;;基于区域的微型足球机器人行为产生方法[J];天津大学学报;2006年S1期
18 余凯平;李永新;张杰;梁宵颖;;微型足球机器人惯性分析及结构优化设计[J];机械与电子;2007年05期
19 崔樱;杨晶东;;双足足球机器人守门策略研究[J];电脑学习;2007年03期
20 张苓;;足球机器人功能系统的实验性设计[J];微计算机信息;2007年26期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘任平;孙增圻;杨涛;;足球机器人设计与实现[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
2 王相东;;足球机器人制作[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
3 薛方正;;进化的足球机器人策略[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年
4 熊磊;黄伟伟;李忠义;刘志东;;中型足球机器人踢球器机电一体最简化设计[A];2005中国机器人大赛论文集[C];2005年
5 佟国峰;何洪生;邵振洲;;基于Microsoft Robotics Studio的新型足球机器人3D仿真平台[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
6 程坷飞;董慧颖;;一种足球机器人动态决策选择算法[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
7 施麟书;楼东武;;足球机器人智能控制决策系统的优化[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
8 宋彦恒;徐为民;贺锋;;足球机器人的动力学模型简化及应用[A];2005中国机器人大赛论文集[C];2005年
9 曹卫华;桂卫华;吴敏;施卫强;;一种基于行为的足球机器人双层决策模型[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
10 陆艳;马姗姗;王晓荣;张印强;;中型足球机器人的目标定位设计[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 王巍;政府采购提供完美“选秀方案”[N];政府采购信息报;2007年
2 刘培香;我国首个双足足球机器人问世[N];中国航天报;2004年
3 本报记者 刘玉;教学实践,为学生插上飞翔的翅膀[N];中国教育报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 薛方正;足球机器人对抗策略研究与仿真系统开发[D];东北大学;2005年
2 戚玮玮;光照变化条件下中型组足球机器人目标识别与定位方法研究[D];中国海洋大学;2011年
3 陈溟;足球机器人彩色图像对光照不变性研究[D];中国海洋大学;2011年
4 丘柳东;足球机器人目标识别与自定位研究[D];重庆大学;2011年
5 刘斐;应用于足球机器人的彩色全向视觉关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄旭东;小型组足球机器人的设计与实现[D];江南大学;2008年
2 于海燕;基于视觉的足球机器人自主决策方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 刘维;全自主足球机器人控制系统研究[D];江西理工大学;2008年
4 周明明;微型足球机器人视觉信息处理技术的研究[D];天津大学;2004年
5 瓮松峰;微型足球机器人防守策略研究[D];天津大学;2005年
6 张国平;低成本类人足球机器人的研究[D];天津大学;2005年
7 张苓;足球机器人功能系统的实验性设计[D];山东大学;2006年
8 张永清;微型足球机器人“双击”进攻策略的研究[D];天津大学;2006年
9 于华玉;全方位小型足球机器人运动特性分析[D];大连理工大学;2007年
10 王苏明;虚拟足球机器人对战策略与算法设计[D];南京师范大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978