足球机器人综合实验系统的设计new

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1、第23卷第11期实验室研究与探索Vol.23No.112004年11月RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYNov.2004足球机器人综合实验系统的设计李绍民(大连民族学院,辽宁大连116600)摘 要:为加强综合性、设计性实验,培养学生动手能力和创新能力,设计了足球机器人综合实验系统,本系统包括视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统及机器人子系统。给出了具体实现方案。提高了学生的综合能力,但决策软件还有待在实验中完善。关键词:足球机器人;实验系统;设计性实验;创新能力中图分类号:TP

2、242文献标识码:B文章编号:100627167(2004)1120025203TheDesignofCombinatorialExperimentalSystemonSoccerRobotLIShao2min(1.DalianNationalitiesUniv.,Dalian116600,China)Abstract:Inordertostrengenthecomprehensiveanddesigningexperimentsandcultivatestudents’practiceandcreativeabi

3、lity,thisarticledesignedasoccerrobotsystem.Thewholesystemconsistsoffoursubsystems:visionsubsystem,decision2makingsubsystem,wirelsscommunicationsubsystemandrobotssubsystem.Keywords:soccerrobot;experimentalsystem;designingexperiments;creativeability系统(小车)上的无线接收模

4、块;机器人子系统包括无1 引 言线数据接收模块、运动控制模块、电动机及其它机器人足球机器人比赛涉及到小车机械、机器人学、机电配件。一体化、单片机、FPGAPCPLD、数字信号处理器、图像处图1是典型足球机器人系统的体系结构图,4个理与模式识别、运动物体跟踪、决策、轨迹规划、多职能子系统构成了一个闭环控制系统。决策子系统是整个体协调以及无线通信等领域。以足球机器人为主题的闭环系统的控制器,机器人子系统(小车)是执行机构,实验内容,将为学生提供一个开放的实验平台。视觉子系统是检测环节,无线通信子系统则为决策子多学科交叉

5、、开放式、直观是本实验系统的特点。系统和足球机器人之间联系的桥梁。该闭环系统以整个系统的软硬件全部对学生开放,学生可以消化吸25Hz(PAL制)或30Hz(NTSC制)的频率连续运行,比赛收其中任意部分。本系统另一个特点是有利于学生开过程中人不能干涉。展综合性、设计性和创新性实验。2 实验平台的设计方案及其实现足球机器人系统分成4个子系统:视觉子系统、决图1 足球机器人系统体系结构图策子系统、无线通信子系统和机器人子系统(小车)。2.1 视觉子系统视觉子系统包括场地上方的摄像头、图像采集卡和图图2为视觉子系统框图。

6、悬挂在“球场”上方的摄像分割识别程序;决策子系统包括硬件和软件。硬件像头将获得的现场图像视频信号送入图像采集系统。采用单片机或PC机,软件是多智能体协调和运动控图像采集采用嵌入式系统,主要包括视频解码器制程序;无线通信子系统包括数据发射器和机器人子SAA7111、FIFO,帧存储器AL422B、CPLD,采集控制器EPM7128和数字信号处理器TMS320VC5402。图像分割及识别跟踪程序对数字图像进行处理,识别特征是收稿日期:2004201212;修改稿日期:2004205214第一作者简介:李绍民(1962-

7、),男,副教授,设备处处长。机器人色标和球等目标的颜色,获得各目标的位置、姿26实 验 室 研 究 与 探 索第23卷 态、运动速度后,将这些信息送到决策子系统。人的角色和任务;最后根据足球机器人的运动控制方法产生运动控制指令,并输出到无线通信子系统。一般决策子系统由决策模型和机器人行为控制两部分组成。决策模型主要完成攻防态势判断、队形确定、角色和任务分配;机器人行为控制则包括动态避碰和运动控制。图2 视觉子系统框图从多智能体的角度来分析,可把每个足球机器人2  系统加电复位后,先由FPGA或DSP产生的IC总的控

8、制程序看作为一个小子系统,该程序能够接收视线信号对SAA7111工作寄存器初始化,然后SAA7111觉子系统的目标信息,并根据场上的态势进行推理,独开始实现反混迭滤波、线性相位锁定、亮色分离和视频立控制该机器人的运动,完成各种战术任务,并具有通APD变换等功能,同时产生行同步信号HS、场同步信信的功能。决策子系统由多个并行的上述小子系统构号VS、奇偶场标志信

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1、第23卷第11期实验室研究与探索Vol.23No.112004年11月RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYNov.2004足球机器人综合实验系统的设计李绍民(大连民族学院,辽宁大连116600)摘 要:为加强综合性、设计性实验,培养学生动手能力和创新能力,设计了足球机器人综合实验系统,本系统包括视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统及机器人子系统。给出了具体实现方案。提高了学生的综合能力,但决策软件还有待在实验中完善。关键词:足球机器人;实验系统;设计性实验;创新能力中图分类号:TP

2、242文献标识码:B文章编号:100627167(2004)1120025203TheDesignofCombinatorialExperimentalSystemonSoccerRobotLIShao2min(1.DalianNationalitiesUniv.,Dalian116600,China)Abstract:Inordertostrengenthecomprehensiveanddesigningexperimentsandcultivatestudents’practiceandcreativeabi

3、lity,thisarticledesignedasoccerrobotsystem.Thewholesystemconsistsoffoursubsystems:visionsubsystem,decision2makingsubsystem,wirelsscommunicationsubsystemandrobotssubsystem.Keywords:soccerrobot;experimentalsystem;designingexperiments;creativeability系统(小车)上的无线接收模

4、块;机器人子系统包括无1 引 言线数据接收模块、运动控制模块、电动机及其它机器人足球机器人比赛涉及到小车机械、机器人学、机电配件。一体化、单片机、FPGAPCPLD、数字信号处理器、图像处图1是典型足球机器人系统的体系结构图,4个理与模式识别、运动物体跟踪、决策、轨迹规划、多职能子系统构成了一个闭环控制系统。决策子系统是整个体协调以及无线通信等领域。以足球机器人为主题的闭环系统的控制器,机器人子系统(小车)是执行机构,实验内容,将为学生提供一个开放的实验平台。视觉子系统是检测环节,无线通信子系统则为决策子多学科交叉

5、、开放式、直观是本实验系统的特点。系统和足球机器人之间联系的桥梁。该闭环系统以整个系统的软硬件全部对学生开放,学生可以消化吸25Hz(PAL制)或30Hz(NTSC制)的频率连续运行,比赛收其中任意部分。本系统另一个特点是有利于学生开过程中人不能干涉。展综合性、设计性和创新性实验。2 实验平台的设计方案及其实现足球机器人系统分成4个子系统:视觉子系统、决图1 足球机器人系统体系结构图策子系统、无线通信子系统和机器人子系统(小车)。2.1 视觉子系统视觉子系统包括场地上方的摄像头、图像采集卡和图图2为视觉子系统框图。

6、悬挂在“球场”上方的摄像分割识别程序;决策子系统包括硬件和软件。硬件像头将获得的现场图像视频信号送入图像采集系统。采用单片机或PC机,软件是多智能体协调和运动控图像采集采用嵌入式系统,主要包括视频解码器制程序;无线通信子系统包括数据发射器和机器人子SAA7111、FIFO,帧存储器AL422B、CPLD,采集控制器EPM7128和数字信号处理器TMS320VC5402。图像分割及识别跟踪程序对数字图像进行处理,识别特征是收稿日期:2004201212;修改稿日期:2004205214第一作者简介:李绍民(1962-

7、),男,副教授,设备处处长。机器人色标和球等目标的颜色,获得各目标的位置、姿26实 验 室 研 究 与 探 索第23卷 态、运动速度后,将这些信息送到决策子系统。人的角色和任务;最后根据足球机器人的运动控制方法产生运动控制指令,并输出到无线通信子系统。一般决策子系统由决策模型和机器人行为控制两部分组成。决策模型主要完成攻防态势判断、队形确定、角色和任务分配;机器人行为控制则包括动态避碰和运动控制。图2 视觉子系统框图从多智能体的角度来分析,可把每个足球机器人2  系统加电复位后,先由FPGA或DSP产生的IC总的控

8、制程序看作为一个小子系统,该程序能够接收视线信号对SAA7111工作寄存器初始化,然后SAA7111觉子系统的目标信息,并根据场上的态势进行推理,独开始实现反混迭滤波、线性相位锁定、亮色分离和视频立控制该机器人的运动,完成各种战术任务,并具有通APD变换等功能,同时产生行同步信号HS、场同步信信的功能。决策子系统由多个并行的上述小子系统构号VS、奇偶场标志信

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