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自主式足球机器人控制系统研究

鄂丰凯  
【摘要】:自主式机器人在科研、探险、军事等方面已经得到了广泛应用,关于这方面的研究也是当今机器人学科的焦点之一。近年以来,自主式足球机器人为这方面的研究开辟了新的领域和思维方法,它所取得的成果也代表了当今自主式机器人研究的最新成果。 本文首先简要介绍了足球机器人的历史及发展,对国内外足球机器人研究的现状进行了分析。接着本文简要介绍了东北大学“牛牛”自主式足球机器人的体系架构,各个子系统的功能和特点,并着重论述了驱动控制子系统和视觉子系统的设计实现。 针对自主式足球机器人的运动特点,本文对驱动控制子系统的功能要求进行了分析,提出了基于PWM技术的驱动控制系统的设计方案,对控制单元、测速单元、电机驱动单元、通信单元等单元电路进行了详细设计。 视觉子系统也是本文重点论述的内容之一。视觉子系统采用全景视觉传感器作为图象采集设备,针对自主式足球机器人比赛的特点,本文采用变步长区域生长算法对彩色图象进行分割,利用目标的色彩、位置、外形等信息对目标进行识别。由于全景传感器获得的是畸变的图象,本文对目标的位置标定方法进行了研究,并进一步探讨了机器人的自定位方法。 至于机器人的软件系统,本文采取多进程方案,即视觉子系统和决策子系统分属不同的进程,进程之间通过Socket进行通信。视觉子系统的软件设计采用了DLL动态链接库和回调函数技术,以确保各模块具有高内聚性和低耦合性。 最后,本文介绍了东北大学“牛牛”足球机器人取得的成果,指出了系统存在的缺陷和不足,对未来的发展和前景提出了设想。


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