中型组机器人射门策略的研究

论文摘要

本文以AS-R型移动机器人为研究控制对象,围绕RoboCup中型机器人比赛的进攻射门策略系统展开理论和实际应用研究。论文分析了射门策略系统的组成要素:路径规划、路径跟踪、踢球器。具体到论文,首先论述了踢球器的结构构成:气缸、电磁阀、储气瓶、控制电路,且对其性能参数进行了详细说明,踢球器的核心部分:控制电路采用了MAX232、LM324、NE555等芯片,其控制的基本原理是直接用串口信号驱动设备,将实验效果与现有螺线管式、机械弹簧式踢球器进行效果对比,已显示出此设计的优越性;然后对机器人的运动模型的建立、运动规律进行了的论述,其中对机器人走直线、走圆弧的运动模型进行了详细的论述,为后面的机器人运动控制做好铺垫;与此同时针对RoboCup中型机器人比赛的特点,分析了阵地战和防守反击战的战术战略特点,并以此设计了符合RoboCup中型组机器人2:2赛制特点的曲直线复合射门算法,并进行了实际路线仿真试验,验证了此路线的可行性;最后,阐述了模糊控制算法和PID控制算法的原理,并结合本文的路径规划论述了如何用模糊-PID复合控制算法来实现对已规划好路径的跟踪,通过实验仿真验证了此算法的实用性、准确性和高效性。总之,射门路径的选择、射门路径的跟踪、射门动作的执行这三个环节环环相扣,共同构建成一个完整的射门系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机器人足球的发展历程及意义
• 1.2.1 机器人足球的起源及发展
• 1.2.2 我国机器人足球的发展
• 1.2.3 课题研究的目的和意义
• 1.3 RoboCup 中型组机器人系统介绍
• 1.3.1 驱动控制子系统
• 1.3.2 视觉子系统
• 1.3.3 决策子系统
• 1.3.4 通信子系统
• 1.3.5 踢球机构
• 1.4 RoboCup 中型足机器人射门策略系统的研究现状
• 1.5 论文的研究内容及章节内容安排
• 1.5.1 论文研究的内容
• 1.5.2 章节安排
• 1.6 小结
• 第二章 踢球器的研究和设计
• 2.1 持球机构
• 2.2 踢球机构的动作的流程
• 2.3 射门机构的设计及其原理
• 2.4 踢球器的设计
• 2.4.1 气缸
• 2.4.2 电磁阀
• 2.4.3 储气瓶
• 2.4.4 踢球器的控制电路
• 2.4.5 实验分析
• 2.5 小结
• 第三章 射门动作的研究和设计
• 3.1 中型组机器人的运动学规律及运动学分析
• 3.1.1 机器人的定位
• 3.1.2 机器人运动模型
• 3.1.3 直线运动
• 3.1.4 圆弧运动
• 3.2 射门区域的分析
• 3.2.1 阵地战式的进攻方式
• 3.2.2 防守反击式进攻
• 3.3 复合曲线射门动作
• 3.4 实验结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 模糊-PID 复合轨迹跟踪控制算法
• 4.1 轨迹跟踪的研究现况
• 4.1.1 非线性状态反馈（nonlinear state feedback）控制方法
• 4.1.2 滑模（sliding mode）控制方法
• 4.1.3 后退（back stepping）控制方法
• 4.1.4 计算力矩（computed torque）方法
• 4.1.5 自适应（adaptive）控制方法
• 4.1.6 神经网络控制方法
• 4.2 模糊-PID 复合控制算法
• 4.2.1 模糊控制算法的基本原理
• 4.2.2 PID 控制算法原理
• 4.2.3 误差参考点的选取
• 4.2.4 控制算法切换阈值的确定
• 4.3 模糊控制算法的实现
• 4.3.1 输入输出模糊化
• 4.3.2 控制规则库
• 4.3.3 模糊关系推理
• 4.3.4 解模糊化
• 4.4 PID 控制的参数整定
• 4.5 实验及实验结果分析
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况