中型足球机器人踢球机构的建模及系统研究

【摘要】： 机器人足球比赛的目的是通过一个友好的比赛平台来推动机器人技术的发展和多智能体的研究。全自主足球机器人是一个具有高度实时性和准确性的系统,其设计综合了机械、电子、控制、模式识别、图像处理和人工智能等多个领域。踢球机构是机器人各种技术综合评定结果的执行环节,其性能的优劣将直接影响到整体机器人系统的好坏。 随着信息和自动化技术的发展,参赛队伍越来越多,机器人总体性能也越来越强,竞争日趋激烈。目前比赛中,踢球机构的性能已经跟不上机器人整体技术的发展,且踢球机构性能的落后越发显得突出。射门成功率很低,具体表现在两个方面:一是控制方面,没有研究定量的控制方法,踢球只能定性地估计射程,对足球飞行的距离与高度没有量的定位,没有准度标准,可控性极差;二是功能设置上,踢球机构不具备踢球角度任意变化的功能,不能随时踢出如:直传、低平和挑射等射角不同的动作。 本文以重庆大学巴将军队全自主中型足球机器人为研究平台,结合RoboCup中型组比赛的实际情况,增强踢球机构的整体性能,提高比赛中机器人射门成功的机率,解决以前只能利用其它部件的优势,争取更多的控球机会,进行饱和攻击射门的问题。本文研究重点如下: ①首先介绍踢球机构发展现状,针对现有踢球机构存在的不足,设计了一种电磁铁踢球机构模型,能踢挑球和平球,建立建全踢球机构的功能结构。 ②其次,运用机理建模的方法,简化电容和电磁铁的工作模式,建立踢球机构的数学模型。 ③再次,设计相关的控制硬件、电子电路和底层接口程序,完成踢球力量调节并实现踢球机构各功能。 ④最后,搭建实验平台,利用实际模型所得数据,进行参数辨识,验证踢球机构的数学模型(性能曲线)的准确性和机构的实用性能。