RoboCup是目前国际上级别最高、规模最大、参与人数最多、影响最广泛的国际性机器人赛事。足球★机器人是最主要的竞技内容,分为小型组、中型组、仿人组和仿真组等多个组别。
RoboCup小型组足球机器人系统结构图如下:
从结◢构上分,整个系统包括场上的机器人小车、固定在支架上的摄像机和场外的计算机。
从功能上分,整个系统ζ包括机器人车载子系统、视觉子系统和决策子系统。
车载子系统(以下简称小车),将上位机发送的控制信号转化成小车各机械部件的动作,包括电机驱Ψ动、升压射门、控球检测、通讯四个部分。功能上讲,类似于人的运动系统。
控球检测
控球区的两侧装↙有对射型红外传感器,一侧发射具有特定【频率的红外线,另一侧接收。如果控球区有球,则另一「侧接收不到红外信号,通过这种方式可判断是否控住了小球。
通讯
? 计算机每4ms向一辆小车发一个数据包,比㊣ 赛时一共5辆小车,这样每辆小车每20ms得到一个数据包。信息包括:车号、控球力度、是否射门、射门力度、每个轮子的速○度和校验位等。
? 如果接收到的数据╲正确,小车会向上返回一组信息,理想状态下也就是20ms向上通讯∞一次。信息包括:车号,控球红外是否检测到球,各轮子的速度,电容电压,平、挑射是否完成和校验位等,从而完◆成通讯。
视觉子系统,包※括摄像机和图像处理软件,能■识别出场上敌我双方小车和球的位置、方向。功能上类似于人的视觉系统。
? 摄像机工作①原理:两台摄像机分别安置在左右半场距场地上方4m的支架上,比赛中,将卐两台摄像机分别拍摄得到的信息整合,即可合成出全场的信息。
? 摄像机识别校正:由于场地♂较大,摄像机容易把场地边缘拍成卷翘或膨鼓的现象,因此在识别前,先对这种畸变进行校正处理。
? 识别场地上小车和球的位置:通过颜色识别。小车顶盖中〖心蓝色或黄色色标用于区分队别,顶盖外围的三个色标用于确定小车的编号,球为橙色。
? 颜色采样:在赛前对色标进行采样,从多个角度建立各色块的分辨々标准。比赛中,根据这些【标准辨别出各色块,进而得到双方球员和球的位置信息。
决策子系统,根据场上态势做出相应的决策。功能上说,类似于人的大脑。决策程序□执行原理:
? 分析场上的形〖势,以确定采取进攻还是防守的比赛模式;
? 将精确的数据模糊化,然后按照经验※来进行推理,然后给小车分配角色,决定各个小车的动作(如传球、移动、射门等),最后将运动指令发送给小车;
? 对各个小■车在将来一段时间里的速度和位置做出预测,防止机器人和墙壁、球门柱,机器╲人和机器人之间发生碰撞;还需要预测球的速度和位置,以便找到最好的截球点。