基于全局视觉的仿人机器人足球比赛系统

论文摘要

目前,仿人机器人技术的研究已经逐渐成为一个热点。与传统的工业机器人相比,仿人机器人的结构更加类似于人类,在模仿人类的行为上,具有明显的优势。人类的身体结构,在大自然的长期不断的选择下,已经进化得非常适合在陆地运动。无论是行走、跑步,甚至更复杂的跳舞以及各种运动项目,无不说明人类身体结构的合理性。因此,研究与人类结构颇为相似的仿人机器人就显得十分有意义。现在的仿人机器人技术已经发展到可以实现人类一部分的基本动作,如前进、转身、侧移等等。将仿人机器人技术运用到机器人足球比赛中,让机器人模仿人类的动作,模仿人类的思维进行足球比赛,可以很好的检验仿人机器人技术,促进其发展。本文设计的是基于全局视觉的仿人机器人足球比赛系统,其主要组成部分除了仿人机器人以外,还包括全局视觉系统和决策系统。全局视觉系统通过图像处理将球场中机器人和球的位置信息送到决策系统,决策系统指定策略发送命令,最后仿人机器人按照命令完成动作。机器人足球集成了许多重要的关键技术,这些技术的应用领域十分广泛,从日常民用到生产领域再到军事应用,其影响无处不在。仿人机器人以球队方式,并通过半自主自动控制进行对抗比赛,这在国内甚至国际均属于首创性尝试。作为机器人足球最终目标的实现途径中最重要一步,仿人机器人足球是今后发展的重点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 仿人机器人足球概述
• 1.2.1 仿人机器人足球的起源和发展现状
• 1.2.2 仿人机器人足球所涉及的关键技术
• 1.2.3 仿人机器人足球研究的意义
• 1.3 本论文的主要研究内容和结构
• 第2章 仿人机器人的体系结构
• 2.1 引言
• 2.2 仿人机器人
• 2.2.1 仿人机器人结构分析
• 2.2.2 仿人机器人的主控器
• 2.3 仿人机器人的通信模块
• 2.3.1 通信系统的功能要求
• 2.3.2 蓝牙通信系统的实现
• 2.3.3 蓝牙通信协议的设计
• 2.3.4 仿人机器人的蓝牙通信测试
• 2.4 仿人机器人的复杂运动规划
• 2.4.1 快步前进
• 2.4.2 倒地起立
• 2.4.3 踢球
• 2.5 本章小结
• 第3章 全局视觉系统
• 3.1 引言
• 3.2 全局视觉系统的构成和原理
• 3.2.1 图像采集卡和CCD摄像头
• 3.2.2 全局视觉工作原理
• 3.3 基于颜色分割的目标识别方法
• 3.3.1 颜色空间
• 3.3.2 色标的设计
• 3.3.3 目标信息的获取
• 3.4 全局视觉识别定位目标的改进
• 3.4.1 场地识别的改进
• 3.4.2 机器人定位的改进
• 3.5 全局视觉识别定位实验
• 3.5.1 场地边界的识别实验
• 3.5.2 机器人坐标定位实验
• 3.5.3 机器人朝向角度测量实验
• 3.5.4 在不均匀光照下的识别实验
• 3.5.5 实验结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 仿人机器人足球系统的实现
• 4.1 引言
• 4.2 仿人机器人足球比赛的系统构成及规则
• 4.2.1 仿人机器人足球比赛的系统构成
• 4.2.2 仿人机器人足球比赛规则
• 4.3 进攻机器人的行为规划
• 4.3.1 进攻策略的基本框架
• 4.3.2 基于走位点的射门算法研究
• 4.3.3 基于走位点的射门算法的缺陷
• 4.3.4 射门算法的改进
• 4.3.5 射门算法的实现
• 4.4 守门机器人的行为规划
• 4.4.1 守门策略的基本框架
• 4.4.2 基于场地分区的守门算法
• 4.5 基于全局视觉的仿人机器人足球比赛系统测试实验
• 4.5.1 射门实验
• 4.5.2 守门实验
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历