小型组足球机器人控制系统及运动规划研究

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1、江南大学硕士学位论文摘要小型组足球机器人比赛涉及计算机、人工智能、控制理论、机器视觉、传感器信息融合、信号处理、无线通讯、精密机械、机器人学等多个学科，目前已成为机器人领域的研究热点。本论文重点研究小型组足球机器人的运动规划和控制问题。文章首先介绍目前比赛中广泛使用的全向移动机器人机械结构，分别在世界坐标系和机器人坐标系下，推导出全向移动机器人的运动学方程，动力学方程，分析机器人的运动学模型，动力学模型，给出相应的系统方程，并且代入实际机器人的具体参数，通过MATLAB仿真验证模型的有效性。其次

2、采用一种基于行为的混合式机器人个体体系结构，设计Robocup小型组足球机器人控制系统，给出相应的功能框图，对各部分功能进行详细论述，设计了带有前馈的双闭环运动控制器，并作大量的仿真分析。文章还论述了控制系统的实现问题，并给出足球机器人运动控制、踢球控制、盘球控制的电路原理图。最后对小型组足球机器人的运动规划和人工势场法深入研究，在传统的势场法基础上引入速度引力场和速度斥力场的概念，改进传统的势场法，推导出新的引力函数和斥力函数，仿真实验表明：在新的势场函数作用下机器人能够快速调整自身的速度大小

3、和方向，使其快速脱离障碍物的威胁并能快速地到达目标或追踪目标。另外文章还对人工势场法在足球机器人运动规划中的应用，势场函数权重系数、作用范围的设定作了深入探讨。关键词：足球机器人移动机器人运动规划运动控制人工势场速度势场Smallsizerobotsoccergamereferstocomputer,artificalintelligent,controltheory,machinevision,multi-sensorinformationfusion，signalprocessing,wir

4、elesscommtmication，precisionmechanism，roboticsetc．ithasalreadybecomeahotspotinintelligentrobotresearchfieldatpresent．11lisdissertationfocusesontheproblemsofcontrolandmotionplanningofthree-wheelomni．directionalmobileSOCCerrobot．Firstly,thepaperintrodu

5、cestheconfigurationofonmi·directionalmobilerobotwhichudsedwidelyinrobotsoccercompetitionrecently,thendedvesthekinematicfunctionanddynamicfunctionoftherobotinwordcoordinateflameandrobotcoordinateflame，analysestherobot’skinematicmodelanddynamicmodel，an

6、dproposesrobotsystemfunctioncorrespondingly．Furthermore，usingrealidiographicparameterofrobotdemonstratestheeffectivenessofthemodelbyMATLABsimulation．Thenbyusingabehaviour-basedhybddrobotindividualarchitecture，designsRobocupsmallsoccerrobotcontrolsyst

7、em，providestheframeofthesystem，describesthefunctionofeverypart．Atwo—loopmotioncontrollerincludingfeed-forwardcontrollerisdesignedtocontrolthemotionoftheomni-directionalmobilerobot,andmanysimulationanalysisescompleted．Besidesabove，thepaperdicussesther

8、ealizationofsoccerrobotcontrolsystem，andgivesthecircuitschematicofmotioncontrol，shootcontrolanddribblecontr01．Lastly,thepaperstudiesmotionplanningofsoccerrobotandartificialpotentialfieldmethoddeeply．Basedonthetraditionalpotentialfieldmethod，introduce