1、西北工业大学硕士学位论文机器人足球策略软件开发平台研究姓名：冯跃刚申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：李孝安20050301西北一业人学硕卜学位沦文 ， ； ， ， ； ， ， ， ， ： ， ， ， ， 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论机器人足球和足球机器人机器人足球赛现在已经成为机器人和人工智能领域的研究热点之一。它是在动态不确定环境下对人工智能的考验，是以体育竞赛为载体的高科技对抗，是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段，同 时也是展示高科技水平的窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。机器人足球比赛的设想是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的 教授于年在 中提出的
2、，其主要思想是为了促进分布式人工智能研究与教育的发展提供一个标准任务机器人足球赛，使得研究人员在该平台中研究各种相关技术，从而有效促进各相关研究领域的发展。发展到现在，这些领域已经涉及到机器人学、机电一体化技术、多智能体系 统、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等研究领域。目前，有关机器人足球比赛的国际组织有两个：联合会和组织。这两个组织分别组办不同的世界性大赛，他 们之间的不同点可简单用表说明。表 和的比较创立年日本年韩国规模多个国家多支队伍多个国家多支队伍分布日本欧洲美国等亚洲澳洲美洲等特点分布式集中式一分布式种类仿真（：），小型组（：，：）中型 组（：），索尼狗（：），双
3、足机器人遥控跟踪等（：，：），（：）， （ ：），标准动作等（ ），即机器人世界杯足球锦标赛，以（ ）和（ ）为主要研究背景，主要目的就是通过提供一个 标准的、易于 评价的比赛平台，促进与的研究与发展。 一西北工业大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论机器人足球和足球机器人机器人足球赛现在已经成为机器人和人工智能领域的研究热点之一。它是在动态不确定环境下对人工智能的考验，是以体育竞赛为载体的高科技对抗，是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段，同 时也是展示高科技水平的窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。机器人足球比赛的设想是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的 教授于年在 中提出的，其主要思想
4、是为了促进分布式人工智能研究与教育的发展提供一个标准任务机器人足球赛，使得研究人员在该平台中研究各种相关技术，从而有效促进各相关研究领域的发展。发展到现在，这些领域已经涉及到机器人学、机电一体化技术、多智能体系 统、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等研究领域。目前，有关机器人足球比赛的国际组织有两个：联合会和组织。这两个组织分别组办不同的世界性大赛，他 们之间的不同点可简单用表说明。表 和的比较创立年日本年韩国规模多个国家多支队伍多个国家多支队伍分布日本欧洲美国等亚洲澳洲美洲等特点分布式集中式一分布式种类仿真（：），小型组（：，：）中型 组（：），索尼狗（：），双足机器人遥控
5、跟踪等（：，：），（：）， （ ：），标准动作等（ ），即机器人世界杯足球锦标赛，以（ ）和（ ）为主要研究背景，主要目的就是通过提供一个 标准的、易于 评价的比赛平台，促进与的研究与发展。 一第一章绪论西北工业大学硕上学位论文表历届世界杯赛名称日期主办国城市 一比赛项目在年刚开始第一届比赛时只有小型组、中型组和仿真组比赛；年时增加了索尼有腿机器人赛；年增加了救援仿真比赛和救援机器人赛；年增加了更多的项目包括四腿机器人赛、类人机器人赛、机器人挑战赛。其中类人机器人赛包括下面个项目行走：射 门、射门、自由风格赛、机器人挑战赛包括足球挑战赛和舞蹈挑战赛。年仿真组增加了几项比赛如在线教练赛等，机器人
6、挑战赛也增加了几个项目如救援挑战赛等。 是指国际机器人足球协会联合会（ ） 机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院（）的金钟焕（ ）教授于年提出，并于次年在韩国大田（）举办 第一届国际 比赛。表列 举了历届的世界大 赛。表 历届 赛名称日期主办国城市 卜 叭 表列举了比赛的项目，与的 项目相比 较可以看出双方都有类人机器人比赛，而这是今后双方发展的重点所在。与的第一章绪论西北工业大学硕上学位论文表历届世界杯赛名称日期主办国城市 一比赛项目在年刚开始第一届比赛时只有小型组、中型组和仿真组比赛；年时增加了索尼有腿机器人赛；年增加了救援仿真比赛和救援机器人赛；年增加了更多的项目包括四腿机器人赛、类人
7、机器人赛、机器人挑战赛。其中类人机器人赛包括下面个项目行走：射 门、射门、自由风格赛、机器人挑战赛包括足球挑战赛和舞蹈挑战赛。年仿真组增加了几项比赛如在线教练赛等，机器人挑战赛也增加了几个项目如救援挑战赛等。 是指国际机器人足球协会联合会（ ） 机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院（）的金钟焕（ ）教授于年提出，并于次年在韩国大田（）举办 第一届国际 比赛。表列 举了历届的世界大 赛。表 历届 赛名称日期主办国城市 卜 叭 表列举了比赛的项目，与的 项目相比 较可以看出双方都有类人机器人比赛，而这是今后双方发展的重点所在。与的西北工业人学上学位论文第一章绪论主要区别之一是采用不同的技术规范：
8、允许一支球队采用传统的集中控制方式，一支球队中的全体队员受同一个大脑的控制；而要求必须采用分布式控制方式，每个队员有自己的大脑，是一个独立的主体。表 赛项目年，国际 机器人足球联盟（）组织设立了仿真类组比赛 比赛的模拟对象是微型足球机器人比赛（ ），其目的在于凸显足球机器人策略设计的问题，将视觉、控制等 问题全部简化交由仿真平台来模拟完成。的微型机器人足球比赛的仿真比赛项 目的出现使得微型（小型）机器人足球比赛中的策略研究得到了极大的促进。足球机器人系统的工作模式构造足球机器人系统有多种方法，不但在系统硬件的结构方面可以不尽相同，而且系统软件如控制算法、策略等方面也可以有所变化。目前机器人足球
9、系统主要有以下三种工作模式：）基于视觉的集中控制型足球机器人系统。一般来说这种类型的每个机器人具有驱动与执行机构、通信模块和板，机器人能够根据接收到的主机发送来的数据控制其运动方向和速度。视觉数据处理、策略决策以及机器人的位置控制都在主计算机上完成，机器人就像遥控小汽车一样。（二）基于视觉的半自主型足球机器人系统。在这样的系统中，机器人具有速度控制、位置控制、自动避障等功能。主机通过视觉数据分析并进行决策处西北工业人学上学位论文第一章绪论主要区别之一是采用不同的技术规范：允许一支球队采用传统的集中控制方式，一支球队中的全体队员受同一个大脑的控制；而要求必须采用分布式控制方式，每个队员有自己的大
10、脑，是一个独立的主体。表 赛项目年，国际 机器人足球联盟（）组织设立了仿真类组比赛 比赛的模拟对象是微型足球机器人比赛（ ），其目的在于凸显足球机器人策略设计的问题，将视觉、控制等 问题全部简化交由仿真平台来模拟完成。的微型机器人足球比赛的仿真比赛项 目的出现使得微型（小型）机器人足球比赛中的策略研究得到了极大的促进。足球机器人系统的工作模式构造足球机器人系统有多种方法，不但在系统硬件的结构方面可以不尽相同，而且系统软件如控制算法、策略等方面也可以有所变化。目前机器人足球系统主要有以下三种工作模式：）基于视觉的集中控制型足球机器人系统。一般来说这种类型的每个机器人具有驱动与执行机构、通信模块和
11、板，机器人能够根据接收到的主机发送来的数据控制其运动方向和速度。视觉数据处理、策略决策以及机器人的位置控制都在主计算机上完成，机器人就像遥控小汽车一样。（二）基于视觉的半自主型足球机器人系统。在这样的系统中，机器人具有速度控制、位置控制、自动避障等功能。主机通过视觉数据分析并进行决策处第一章绪论西北工业大学硕：学位论文理然后发出命令给机器人，机器人根据命令做出行动反应为了能够自动回避障碍和实现位置控制，机器人自身装有 传感器。（三）全自主型的足球机器人系统。这种类型的系统也可看作是全自主型系统，机器人具有许多自主行为，所有的 计算（包括决策）都由机器人自身完成。主计算机仅处理视觉数据，并将有关
12、的位置等信息传送给机器人，这实际上相当于一种传感器。设计者可以根据研究领域和兴趣选择模式，第一种模式适合于对视觉处理、人工智能应用等感兴趣的研究者。如果对移动机器人控制、智能系统应用和多智能体配合系统感兴趣，则可以选择后两种。 虽然前二种实现方便，但可以看到第三种模式刁是以后的研究重点所在。足球机器人相关研究在足球机器人比赛蓬勃开展的同时，与之有关的理论研究也有了长足进展，每一届世界杯比赛都会同时召开机器人足球专题的国际学术会议，例如侮年的 都会录用一些学术水平比较高的论文。同 时 机器人足球的研究也赢得了学术界的广泛认同，一些有影响的学术刊物例如 ， 等都出版过 机器人足球专辑，一些和机器人
13、足球研究相关的论文也经常见诸于一些重要的国际学术会议如等。这些学术研讨和交流活动，极大地促 进 了相关学科的理论研究。而理论研究的成果也使得机器人足球比赛的水平不断提高。例如在第一届比赛 中，大多数参赛队使用的视觉系统的采集处理速度仅为帧秒，机器人速度也不过，二年后视觉系统的采集处理速度己经提高到帧秒，机器人的最高运动速度也达到了，这些进步得益于电子和计算机技术的发展带来的硬件性能的飞速提高。与机器人足球相关的论文主要集中于机器人足球硬件平台 、运动控制、路径规划、多智能体合作等领域。 （一）路径规划所谓机器人比赛中的路径规划问题，就是依据某一个或某一些优化准则（如工作代价最小、行走路线最短等
14、）在机器人工作坏境中找出一条从起始点到目标点的、能避开障碍物的最优行走路线。各位学者和专家对机器人路径规划问题进行了大量的研究，并取得了很大第一章绪论西北工业大学硕：学位论文理然后发出命令给机器人，机器人根据命令做出行动反应为了能够自动回避障碍和实现位置控制，机器人自身装有 传感器。（三）全自主型的足球机器人系统。这种类型的系统也可看作是全自主型系统，机器人具有许多自主行为，所有的 计算（包括决策）都由机器人自身完成。主计算机仅处理视觉数据，并将有关的位置等信息传送给机器人，这实际上相当于一种传感器。设计者可以根据研究领域和兴趣选择模式，第一种模式适合于对视觉处理、人工智能应用等感兴趣的研究者
15、。如果对移动机器人控制、智能系统应用和多智能体配合系统感兴趣，则可以选择后两种。 虽然前二种实现方便，但可以看到第三种模式刁是以后的研究重点所在。足球机器人相关研究在足球机器人比赛蓬勃开展的同时，与之有关的理论研究也有了长足进展，每一届世界杯比赛都会同时召开机器人足球专题的国际学术会议，例如侮年的 都会录用一些学术水平比较高的论文。同 时 机器人足球的研究也赢得了学术界的广泛认同，一些有影响的学术刊物例如 ， 等都出版过 机器人足球专辑，一些和机器人足球研究相关的论文也经常见诸于一些重要的国际学术会议如等。这些学术研讨和交流活动，极大地促 进 了相关学科的理论研究。而理论研究的成果也使得机器人
16、足球比赛的水平不断提高。例如在第一届比赛 中，大多数参赛队使用的视觉系统的采集处理速度仅为帧秒，机器人速度也不过，二年后视觉系统的采集处理速度己经提高到帧秒，机器人的最高运动速度也达到了，这些进步得益于电子和计算机技术的发展带来的硬件性能的飞速提高。与机器人足球相关的论文主要集中于机器人足球硬件平台 、运动控制、路径规划、多智能体合作等领域。 （一）路径规划所谓机器人比赛中的路径规划问题，就是依据某一个或某一些优化准则（如工作代价最小、行走路线最短等）在机器人工作坏境中找出一条从起始点到目标点的、能避开障碍物的最优行走路线。各位学者和专家对机器人路径规划问题进行了大量的研究，并取得了很大西北工
17、业大学硕十学位论文第一章绪论进展，。现在静态环境下的路径规划问题的研究已经比较成熟，动态环境和不确定性环境中的路径规划问题还是现在研究的一个热点和重点。足球机器人比赛系统是个高度实时性和竞争性的平台。可用于足球机器人路径规划的方法有很多，常见的方法有人工势场法、 栅格法、曲 线拟合法、几何法等以及各种人工智能规划方法如遗传算法、神 经网络等。（二）比赛策略另一方面，有关足球机器人之间的合作策略的研究也成绩显著。早先的比赛当中，机器人之间缺乏合理的分工协作，很容易 挤作一团。 现在随着策略研究的不断成熟，这种现象已大大减少。比赛策略涉及到角色的分配、动作和策略的选择等方面。徐心和提出了一种优化性
18、能指标进行角色分配的方法，实现了确定队形、角色分配和角色转换三个功能，该方法适合各种复杂情况下的角色分配，效果较好。在提出了一个动作选择机制（）的基础上考虑对方的信息，利用（使用了神经网络方法）进行了改进，主要是考虑如何在比赛所面临的局面下进行动作选择，井在实际的平台中检验了该方法的有效性。提出了一个决策系统，该系统根据场上的比赛情况动态为每个机器人选择合适的动作和合作策略，主要包括策略库、动作库、策略选择算法，策略选择器和动作选择器，由于该系统利用了专家知识 ，所以决策 结果与专家给出的决策 结果类似实验也证明了该方法的有效。提出了一个多智能体规划系统（）用来对环境提供一个统一的表示，该方法
19、强调利用当前的位置信息，比传统的 规划对固定的位置预先分配策略更具有灵活性。该方法还有其他一些性质，例如良好的进攻和传球性能。当然还有其他的一些策略方面的文章。提出了一种守门员和其他机器人合作的方法， 提出了一个运动控制和相应的传球策略方法，通过该方法机器人可以快速传球并转换队形，并在仿真系统中证明了该方法的有效性。由于该方法对位置和时间要求比较严格，而月没考虑到障碍物存在的情况，因此在实际硬件平台中应用的效果值得商榷。（三）人工智能方法的应用机器人足球平台是人工智能研究很好的实验平台，下面简要的介绍一些有关人工智能在足球机器人中的应用。模糊逻辑适用于非线性系统，且其最大的特点是将人类的经验系
20、统化，因此在足球机器人中得到了广泛的应用，主要涉及到硬件控制、障碍避免、射门、决策等方面。文使用模糊逻辑控制器和其他的启发式策略构建了机器人的第一章绪论西北工业人学硕卜学位论文策略系统，该文中使用二个模糊控制器分别针对左轮和右轮来产生速度并反馈给机器人，该控制器比一般的控制器更有效和 鲁棒性，不过该方法受到机器人位置和角度的精确度的限制。模糊逻辑控制器具有容易理解和良好的鲁棒性，但会面临多变量输入时模糊 规则爆炸的问题。神经网络由于其较好的学习性能在机器人足球中也得到了应用，实现了机器人的一种自适应速度控制方法，利用神经网络更新基于动态环境的控制器，并利用实验证明了该 方法具有快速的误差消除和
21、稳定性。遗传算法由于其全局搜索的特性可用于设计足球机器人系统中的基于障碍回避的路径规划，使得机器人可以在避开障碍物的同时找到一条从给定点到目标点之间优化好的路径。强化学习由于其本身的特性可用于构造比赛中的动作选择器。针对比赛中动作选择的重叠性和不合理性导致合作缺乏效率提出了一种解决方法，这种方法在利用人工势能场定义好动作的优先级的基础上利用强化学习对机器人所处的状态进行动作的选择。此外， 强化学习还可以用于智能体之间的合作。此外人工势 能场方法可以用来进行路径 规划 可以看出模糊逻辑和神经网络主要用于机器人的速度控制，相对来说，模糊逻辑由于加入了专家经验因而实现起来简单一些且能达到满意的控制效
22、果：遗传算法由于全局搜索特性主要用于机器人的路径规划：强化学习则集中用于机器人如何根据当前的状态进行动作的选择动作选择的合理与否对比赛结果有很大的影响。本文的研究工作现在国内有关足球机器人的研究热点主要集中在如何设计比赛策略方面，但是关于怎样对双方策略进行定量分析的研究工作还没有展开。策略系统的研究涉及到路径规划、动作控制、多智能体合作等问题，其好坏最后通过比赛成绩来检验，但这只能从大体上对系统的策略进行评价，缺乏客观的定量分析。究其原囚，策略开发工作中调试手段的缺乏是关键。 虽然在实际开发过程中可以使用等专业数学工具对实验结果进行分析，但这需要研究人员对数学工具有比较好的掌握程度，还要有良好
23、的数学建模知识，门槛较高；而且，使用专业数学工具能解决的问题范围也是很有限的。这就迫切需要有一种对机器人足球研究领域有针对性的研究开发工具。通过长时间的策略研究工作，开 发人员头脑中己经有了很多各种策略开发第一章绪论西北工业人学硕卜学位论文策略系统，该文中使用二个模糊控制器分别针对左轮和右轮来产生速度并反馈给机器人，该控制器比一般的控制器更有效和 鲁棒性，不过该方法受到机器人位置和角度的精确度的限制。模糊逻辑控制器具有容易理解和良好的鲁棒性，但会面临多变量输入时模糊 规则爆炸的问题。神经网络由于其较好的学习性能在机器人足球中也得到了应用，实现了机器人的一种自适应速度控制方法，利用神经网络更新基
24、于动态环境的控制器，并利用实验证明了该 方法具有快速的误差消除和稳定性。遗传算法由于其全局搜索的特性可用于设计足球机器人系统中的基于障碍回避的路径规划，使得机器人可以在避开障碍物的同时找到一条从给定点到目标点之间优化好的路径。强化学习由于其本身的特性可用于构造比赛中的动作选择器。针对比赛中动作选择的重叠性和不合理性导致合作缺乏效率提出了一种解决方法，这种方法在利用人工势能场定义好动作的优先级的基础上利用强化学习对机器人所处的状态进行动作的选择。此外， 强化学习还可以用于智能体之间的合作。此外人工势 能场方法可以用来进行路径 规划 可以看出模糊逻辑和神经网络主要用于机器人的速度控制，相对来说，模
25、糊逻辑由于加入了专家经验因而实现起来简单一些且能达到满意的控制效果：遗传算法由于全局搜索特性主要用于机器人的路径规划：强化学习则集中用于机器人如何根据当前的状态进行动作的选择动作选择的合理与否对比赛结果有很大的影响。本文的研究工作现在国内有关足球机器人的研究热点主要集中在如何设计比赛策略方面，但是关于怎样对双方策略进行定量分析的研究工作还没有展开。策略系统的研究涉及到路径规划、动作控制、多智能体合作等问题，其好坏最后通过比赛成绩来检验，但这只能从大体上对系统的策略进行评价，缺乏客观的定量分析。究其原囚，策略开发工作中调试手段的缺乏是关键。 虽然在实际开发过程中可以使用等专业数学工具对实验结果进
26、行分析，但这需要研究人员对数学工具有比较好的掌握程度，还要有良好的数学建模知识，门槛较高；而且，使用专业数学工具能解决的问题范围也是很有限的。这就迫切需要有一种对机器人足球研究领域有针对性的研究开发工具。通过长时间的策略研究工作，开 发人员头脑中己经有了很多各种策略开发西北工业大学硕士学位论文第一章绪论调试辅助工具的设想，但是由于时间和精力有限，大多没有办法去实现。所以我们初步设计了一个机器人足球策略软件开发平台的解决方案，在该平台上集成了各种策略开发辅助工具之后， 这样一个软件平台将大大提高研究人员的工作效率，使他们能够有精力将研究工作向更深的层次发展。本文的研究工作有以下几个部分：（一）根
27、据该研究领域的特点，对策略软件开发平台的总体结构进行了分析和设计，得到一个具有良好扩 展性的、模 块化的总体解决方案。（二）对在线调试系统进行了总体设计，并就其中的几个关键模块：局域网通信、数据管理、用户界面 给出了设计方案。（三）对比赛仿真系统的设计进行了研究，在建立了运动学模型的基础上对仿真系统的碰撞检测问题给出了一个基于有向包围盒（）的解决方法，并设计了碰撞检测的算法过程口（四）初步设计了数据分析、策略开发、比 赛录像分析等几类对研究开发提供重要支持的工具并给出了部分实现。论文结构全文共分七章：第一章对机器人足球赛的历史、发展状况和比赛组织进行了简要介绍，并对相关研究领域的一些课题研究进
28、展情况做了概述。第二章通过对机器人足球比赛系统和仿真系统的介绍和分析，引出了本文所要研究和解决的问题，并对问题进 行了定义。第三章首先对本文所面向的问题领域策略软件系统的任务、特点和结构进行了分析，在此基础上确定了策略 软件开发平台的设计目标和基本功能，并对总体软件结构进行了设计。第四章对策略软件开发平台的子系统之一在线调试系统的设计进行了阐述，具体说明了其中局域网通信、比赛数据存储管理、用户界面控制三个主要模块的设计思路。第五章对比赛仿真子系统进行了设计。首先对实物比赛系统进行建模，然后对运动仿真的一个关键问题碰撞检测算法的设计进行了论述。第六章根据策略软件开发过程的实际需要设计了三类辅助开
29、发工具：数据。西北工业大学硕士学位论文第一章绪论调试辅助工具的设想，但是由于时间和精力有限，大多没有办法去实现。所以我们初步设计了一个机器人足球策略软件开发平台的解决方案，在该平台上集成了各种策略开发辅助工具之后， 这样一个软件平台将大大提高研究人员的工作效率，使他们能够有精力将研究工作向更深的层次发展。本文的研究工作有以下几个部分：（一）根据该研究领域的特点，对策略软件开发平台的总体结构进行了分析和设计，得到一个具有良好扩 展性的、模 块化的总体解决方案。（二）对在线调试系统进行了总体设计，并就其中的几个关键模块：局域网通信、数据管理、用户界面 给出了设计方案。（三）对比赛仿真系统的设计进行
30、了研究，在建立了运动学模型的基础上对仿真系统的碰撞检测问题给出了一个基于有向包围盒（）的解决方法，并设计了碰撞检测的算法过程口（四）初步设计了数据分析、策略开发、比 赛录像分析等几类对研究开发提供重要支持的工具并给出了部分实现。论文结构全文共分七章：第一章对机器人足球赛的历史、发展状况和比赛组织进行了简要介绍，并对相关研究领域的一些课题研究进展情况做了概述。第二章通过对机器人足球比赛系统和仿真系统的介绍和分析，引出了本文所要研究和解决的问题，并对问题进 行了定义。第三章首先对本文所面向的问题领域策略软件系统的任务、特点和结构进行了分析，在此基础上确定了策略 软件开发平台的设计目标和基本功能，并
31、对总体软件结构进行了设计。第四章对策略软件开发平台的子系统之一在线调试系统的设计进行了阐述，具体说明了其中局域网通信、比赛数据存储管理、用户界面控制三个主要模块的设计思路。第五章对比赛仿真子系统进行了设计。首先对实物比赛系统进行建模，然后对运动仿真的一个关键问题碰撞检测算法的设计进行了论述。第六章根据策略软件开发过程的实际需要设计了三类辅助开发工具：数据。第一章绪论西北工业人学硕上学位论文分析系统、比赛视频录像系统和策略开发工具，并 给出了部分实现结果。第七章对本文的研究工作做出总结和展望，指出工作中的不足之处并对需要进一步开展的工作进行了说明。西北工业大学硕士学位论文第二章问题的提出和定义第
32、二章问题的提出和定义 机器人足球比赛系统简介川机器人足球实物比赛系统微型机器人足球比赛的赛场长米， 宽米，如图所示，场地图如图，每个队伍由边长不超过厘米的立方形的小车机器人组成。它们的任务就是将橘红色的高尔夫球足球撞入对方的球门，且力保本方不失球。比赛规则与人类足球比赛相似，如也有点球、任意球和门球等。由于电池容量有限，每个半场为分钟，中间休息分钟；卜半场结束时若 为平局，则有分钟的加时赛，期间可实行突然死亡法和点球大战。 该比赛和人类足球赛明显的不同之处在于球场四周有围墙，所以没有界外球和角球，且双方在相持秒后就必须争球。 系统主要包括以下四个子系统：机器人硬件子系统、全局视觉子系统、主机系
33、统、无线通信系统。图微型足球机器人比赛系统机器人硬件子系统机器人小车系统主要包括机械结构及运动部、控制单元、通信系统等。）机械结构及运动部分车体的机械结构及传动齿轮对整个机器人的灵活性起着不可忽视的作用。为了获取较好的机动性和灵活性，一般的用双 电机分别驱动左右两轮的方式。西北工业大学硕士学位论文第二章问题的提出和定义第二章问题的提出和定义 机器人足球比赛系统简介川机器人足球实物比赛系统微型机器人足球比赛的赛场长米， 宽米，如图所示，场地图如图，每个队伍由边长不超过厘米的立方形的小车机器人组成。它们的任务就是将橘红色的高尔夫球足球撞入对方的球门，且力保本方不失球。比赛规则与人类足球比赛相似，如
34、也有点球、任意球和门球等。由于电池容量有限，每个半场为分钟，中间休息分钟；卜半场结束时若 为平局，则有分钟的加时赛，期间可实行突然死亡法和点球大战。 该比赛和人类足球赛明显的不同之处在于球场四周有围墙，所以没有界外球和角球，且双方在相持秒后就必须争球。 系统主要包括以下四个子系统：机器人硬件子系统、全局视觉子系统、主机系统、无线通信系统。图微型足球机器人比赛系统机器人硬件子系统机器人小车系统主要包括机械结构及运动部、控制单元、通信系统等。）机械结构及运动部分车体的机械结构及传动齿轮对整个机器人的灵活性起着不可忽视的作用。为了获取较好的机动性和灵活性，一般的用双 电机分别驱动左右两轮的方式。第止
35、章问题的提出和定义行进当中车体的平衡。西北工业大学硕士学位论文图微型足球机器人比赛场地） 控制单元一般机器人小车的是以单片机为核心，包括 驱动 速度检测、无线接收等部分。车载一般完成以下功能：根据一定的协议接收上位机的指令；根据速度给定和实测值并按预定控制算法得到控制量，实现方式调速，完成单轮的速度闭环控制。另外小车上还具有无线接收装置来得到主机发送的命令。视觉子系统视觉系统是整个机器人足球比赛的关键，通过视觉系统，能够确定本方机器人，对方机器人和球的位置和角度，从而 为比赛策略提供场面信息， 识别效果的好坏和识别速度的快慢直接关系到比赛的胜负。在足球机器人系统中，视觉识别子系统由摄像头、图像采集卡等硬件设备和视觉识别软件组成。视觉识别软件包括视频捕获和视觉识别两个部分。视频捕获用于获取视频信息，为视觉识别提供图像信息。在，
