集控式微型足球机器人的研究与设计

【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。足球机器人涉及机器人学、计算机技术、数字通讯、图像处理、传感器数据融合和人工智能等多个领域,为多智能体系统、自主机器人等理论研究以及各种相关学科的研究提供了良好的试验平台,是理论密切联系实际极富生命力的成长点。 足球机器人系统包括视觉、决策、通信和机器人小车四个子系统。通信子系统是决策子系统与机器人小车信息传递的桥梁,机器人小车是足球机器人系统的执行机构,足球机器人能否实现决策意图取决于通信系统的性能和机器人小车的性能。本文以Miro-Sot机器人足球比赛为背景,以集控式微型足球机器人为研究对象,构建主机与机器人之间有效的无线通信系统,设计出能有效实现主机策略意图进行踢球的机器人小车。全文主要工作如下: 深入分析了足球机器人通信子系统的设计要求,分析了无线通信中存在的噪声干扰问题。以提高系统的抗干扰能力和通信效率为原则,重点讨论了无线通信模块的选择和通信协议的制定。为消除串口资源占用对系统的影响,提出了一种以PTR2000模块为核心器件的发射系统硬件结构的设计方案;在软件设计方面,制定了合理的通信协议,给出了一种简短可靠的校验方式;最后给出了软件程序的实现方法和程序流程图。 根据对机器人小车的设计要求,系统地研究了足球机器人机电系统的设计。以提高机器人小车的运动性能为基本原则,依次分析了移动机构的设计、电机和电源的选择,然后设计了车体的整体结构。另外还概括介绍了控制系统的结构和软硬件设计方案。 最后,利用我们自行开发的测试软件对系统性能包括通信性能和机器人小车的性能进行了测试,给出了实验结果,并论证了设计效果。