基于全局视觉的类人型机器人足球系统的设计

作     者：王亮 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：洪炳镕;朴松昊

授予年度：2007年

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：机器人足球 类人型机器人 全局视觉 蓝牙无线通信 Semi-HuroSot 

摘      要：机器人足球系统作为多智能体系统和分布式人工智能研究的标准平台,集成了许多关键技术,其研究发展具有重要意义。机器人足球经过十几年的发展,体系已日趋成熟,同时类人型机器人技术水平也取得了长足的进步,因此,类人型机器人足球比赛也越来越被人们所关注。本文设计了基于全局视觉的类人型机器人足球系统,属于半自主控制方式,因此系统可称为Semi-HuroSot (Humanoid Robot Soccer Tournament)系统。 基于全局视觉的类人型机器人足球系统主要包括三部分:视觉系统、无线通信系统以及足球机器人系统。本文主要从以上三方面对Semi-HuroSot系统进行了设计。 首先,视觉系统采用了MiroSot中比较成熟的全局视觉来实现,通过基于颜色的目标识别算法对目标机器人和球进行识别定位,同时,提出了一种改进的色标设计方案,其颜色干扰更小,识别精度更高。 其次,在无线通信系统设计中,采用了目前应用较为广泛的蓝牙技术,这种无线通信技术优于过去一直所采用的射频无线通信技术。 然后,针对本文所选用的ROBONOVA-I型类人机器人,研究了射门和守门算法。射门算法主要是基于走位点与射门区域相结合来实现的,守门算法思想主要是守门员根据球在球场中的不同区域而采取不同的策略。这些算法都应用到本文所设计的系统中,并利用实验和实际比赛进行了验证。 最后,为了验证本文所设计系统的实用性,本文实现了基于手动遥控操作与基于全局视觉自动控制的3对3对抗实验。同时,本系统也通过了实际比赛的考验,并获得全国比赛冠军。 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。类人型机器人以球队方式,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研究。作为机器人足球最终目标的实现途径中最重要一步,类人型机器人足球将是今后发展的重点。