中型足球機(jī)器人2分析

1、機(jī)器人足球賽足球機(jī)器人的系統(tǒng)前世今生機(jī)器人足球賽FIRA世界杯 國際機(jī)器人足球聯(lián)盟 （Federation of International Robot-soccer Association，F(xiàn)IRA） FIRA在全球范圍內(nèi)每年舉行一次機(jī)器人世界杯比賽（FIRA Cup），同時舉辦學(xué)術(shù)會議（FIRA Congress），供參賽者交流他們在機(jī)器人足球研究方面的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。 比賽種類比賽種類1.半自主型機(jī)器人足球：MiroSot2.全自主型機(jī)器人足球：RoboSot3.仿真機(jī)器人足球：SimuroSot4.超小型半自主機(jī)器人機(jī)器人足球：NaroSot5.超小型全自主機(jī)器人足球：KheperaSot

2、6.類人機(jī)器人足球：HuroSot7.RoboCup機(jī)器人足球比賽種類8.11VS11仿真組比賽9.5VS5小型機(jī)器人組比賽10.小型機(jī)器人組標(biāo)準(zhǔn)比賽（每隊(duì)11人）11.中型機(jī)器人組比賽12.Sony四腿機(jī)器人比賽中國FIRA 1997年7月，國際機(jī)器人足球聯(lián)盟中國分會（簡稱FIRA中國分會） 成立，分會設(shè)在哈工大，由洪炳镕教授擔(dān)任主席。同年中工智能學(xué)會下設(shè)機(jī)器人足球工作委員會，由洪炳镕教授同時擔(dān)任主任。此后的十年間，在FIRA中國分會的領(lǐng)導(dǎo)下，先后組織了七屆全國機(jī)器人足球錦標(biāo)賽，有力地推動了國內(nèi)機(jī)器人足球的研究和發(fā)展。 RoboCup (Robot World Cup） 通過舉辦機(jī)器人足球比

3、賽，旨在促進(jìn)人工智能、機(jī)器人技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。 RoboCup的最終目標(biāo)是在2050年成立一支完全自主的擬人機(jī)器人足球隊(duì)，能夠與人類進(jìn)行一場真正意義上的足球賽。 vs比賽項(xiàng)目比賽項(xiàng)目1 模擬組比賽2 小型機(jī)器人比賽 3 整隊(duì)小型機(jī)器人比賽，每隊(duì)包括11個機(jī)器人 4 中型機(jī)器人比賽5 Sony有腿機(jī)器人比賽 （由Sony贊助）6 人形機(jī)器人比賽（從2002年開始，2002年前可能會有演示）7 遙控機(jī)器人比賽（即將公布）8 RoboCup評論員系統(tǒng)演示足球機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人的大腦就是裝在一臺計算機(jī)主機(jī)中的決策系統(tǒng)。 決策系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場的敵我雙方的比賽態(tài)勢，決定我方機(jī)器人處于進(jìn)攻還是防守。然后決定

4、機(jī)器人的隊(duì)形和機(jī)器人離足球的遠(yuǎn)近決定是主攻還是助攻、主防還是助防。根據(jù)每個機(jī)器人的任務(wù)決定相應(yīng)的動作。 足球機(jī)器人有自己的眼睛視覺系統(tǒng)。 足球機(jī)器人的視覺系統(tǒng)把比賽場地的敵我雙方的態(tài)勢都反映到計算機(jī)中，然后用計算機(jī)圖像軟件進(jìn)行處理。利用模式識別技術(shù)，對數(shù)字圖像進(jìn)行特征提取等操作，形成自己的計算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的表達(dá)，即敵我雙方機(jī)器人的位置和角度。 足球機(jī)器人的雙腿 ，即運(yùn)動系統(tǒng)。 足球機(jī)器人的雙腿就是機(jī)器人的左右輪。就是車體部分，它包括車輪、電機(jī)、車架、通訊模塊等部分。由通訊模塊接收上位機(jī)傳來的命令，來驅(qū)動左右輪的速度，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到控制的目地。 前世機(jī)器人足球的最初想法由加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的艾倫

5、馬克沃斯（Alan Mackworth）教授于1992年提出。 1995年8月，在加拿大蒙特利爾召開的國際人工智能會議(IJCAI-95)上發(fā)表了公告，將在名古屋與IJCAI-97聯(lián)合舉辦首屆機(jī)器人世界杯足球賽及會議。 1996年11月4日到8日，在大阪的國際智能機(jī)器人與系統(tǒng)會議(IROS-96)上舉行了Pre-RoboCup-96。有8支球隊(duì)參加了仿真組比賽，并展示了參加中型組比賽的真正的機(jī)器人。 1997年，第一次正式的RoboCup比賽和會議獲得了巨大的成功。比賽僅設(shè)了機(jī)器人組和仿真組兩個組別，來自美國、歐洲、澳大利亞、日本等40多支球隊(duì)參加，5000多名觀眾觀看了比賽。從此，RoboC

6、up作為機(jī)器人學(xué)和人工智能研究領(lǐng)域的最重要的活動之一蓬勃發(fā)展起來。 今生 國內(nèi)的機(jī)器人研究近年來取得了長足的進(jìn)步。目前，國內(nèi)有很多大學(xué)都有了自己的FIRA機(jī)器人足球隊(duì)，其中包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、西華大學(xué)等。從1999年開始，國內(nèi)開始組織全國性的足球機(jī)器人比賽，以及相關(guān)的學(xué)術(shù)交流活動。 國內(nèi)的機(jī)器人研究雖然剛剛起步，但是已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的活力。中國人工智能學(xué)會、中國自動化學(xué)會分別設(shè)立了機(jī)器人足球協(xié)會和機(jī)器人競賽委員會，以組織、協(xié)調(diào)和指導(dǎo)我國高校和研究機(jī)構(gòu)開展機(jī)器人足球比賽、學(xué)術(shù)交流和相關(guān)研究工作。許多學(xué)校和機(jī)構(gòu)已經(jīng)積極行動起來，主要包括中

7、國科學(xué)院自動化研究所、清華大學(xué)、中國科技大學(xué)等。近年來，在國際比賽中，尤其是在FIRA競賽中，我國科研機(jī)構(gòu)取得了很好的成績。 1、 發(fā)展迅速，比賽規(guī)模逐年擴(kuò)大發(fā)展迅速，比賽規(guī)模逐年擴(kuò)大 2、 競爭激烈，比賽水平提高很快競爭激烈，比賽水平提高很快 3、 得到著名期刊、國際研討會議的高度重視得到著名期刊、國際研討會議的高度重視 4、 歐美以及韓國、日本的機(jī)器人足球水平仍處歐美以及韓國、日本的機(jī)器人足球水平仍處于領(lǐng)先地位于領(lǐng)先地位 5、 我國機(jī)器人足球奮起直追、迅速提高我國機(jī)器人足球奮起直追、迅速提高 在RoboCup比賽項(xiàng)目上，清華大學(xué)和中國科技大學(xué)代表了中國的最高水平。 前景展望 智能足球機(jī)器人

8、是一個極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集型項(xiàng)目，融小車機(jī)械、機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化、單片機(jī)、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實(shí)時數(shù)字信號處理、圖像處理與圖像識別、知識工程與專家系統(tǒng)、決策、軌跡規(guī)劃、自組織與自學(xué)習(xí)理論、多智能體協(xié)調(diào)以及無線通信等理論和技術(shù)于一體，既是一個典型的智能機(jī)器人系統(tǒng)，又為研究發(fā)展多智能體系統(tǒng)、多機(jī)器人之間的合作與對抗提供了生動的研究模型，融多種先進(jìn)技術(shù)于一身。而機(jī)器人足球比賽毫無疑問地大大促進(jìn)了各國先進(jìn)技術(shù)的交流與發(fā)展。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，我相信有朝一日，足球機(jī)器人能像真人一樣為我們奉上精彩的比賽。中型足球機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)組成硬件結(jié)構(gòu)組成視覺系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底層硬件控制系統(tǒng)計算機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)移動平臺

9、踢球機(jī)構(gòu)帶球機(jī)構(gòu)微處理單元移動平臺差動運(yùn)動方式像汽車一樣兩輪同速直線運(yùn)動一輪為零一輪動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動其他情況運(yùn)動的合成全向運(yùn)動方式比較先進(jìn)任意運(yùn)動方向踢球機(jī)構(gòu)電動機(jī)彈簧式電磁鐵式飛輪式氣缸式氣動肌腱式電動機(jī)彈簧式電動機(jī)彈簧式優(yōu)點(diǎn)：踢球力量優(yōu)點(diǎn)：踢球力量大大缺點(diǎn)：速度難以缺點(diǎn)：速度難以控制，延時較大，控制，延時較大，電機(jī)工作效率低。電機(jī)工作效率低。電磁鐵式電磁鐵式優(yōu)點(diǎn)：控制優(yōu)點(diǎn)：控制速度的靈活速度的靈活性高性高缺點(diǎn)：摩擦缺點(diǎn)：摩擦力大，影響力大，影響速度；電磁速度；電磁干擾問題干擾問題飛輪式飛輪式優(yōu)點(diǎn)：球速快，約優(yōu)點(diǎn)：球速快，約14m/s缺點(diǎn)：摩擦力相當(dāng)大，踢桿平均使用缺點(diǎn)：摩擦力相當(dāng)大，踢桿平均使用

10、10次即損壞，甚至不能完成比賽次即損壞，甚至不能完成比賽 氣缸式氣缸式優(yōu)點(diǎn)：控制精度較好，是較合理的踢球優(yōu)點(diǎn)：控制精度較好，是較合理的踢球機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)氣動肌腱式（新型氣動肌腱式（新型的拉伸型執(zhí)行元件）的拉伸型執(zhí)行元件）優(yōu)點(diǎn)：力氣大（同優(yōu)點(diǎn)：力氣大（同直徑氣缸的直徑氣缸的10倍），倍），執(zhí)行速度快，重量執(zhí)行速度快，重量輕，耗氣量少輕，耗氣量少缺點(diǎn)：目前使用較缺點(diǎn)：目前使用較少，缺少經(jīng)驗(yàn)少，缺少經(jīng)驗(yàn)被動式摩擦式丟球概率大主動式驅(qū)動兩輪摩擦帶球差動工作帶住足球帶球機(jī)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)視覺子系統(tǒng)通信子系統(tǒng)決策子系統(tǒng)運(yùn)動子系統(tǒng)視覺子系統(tǒng)硬件配置全景視覺系統(tǒng)多攝像頭視覺系統(tǒng)全景鏡曲線自定位定義意義全景視覺系統(tǒng) 攝像頭+反射鏡 360度變形俯視圖多攝像頭視覺系統(tǒng) 彌補(bǔ)缺陷（全景沒法看高于80cm） 多視覺系統(tǒng)全景鏡曲線 克服雙曲線圖像嚴(yán)重失真問題 分段處理自定位定義自主確定位置自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)意義不沖出場地尋找足球識別球門算法的實(shí)現(xiàn)：略通信子系統(tǒng)