足球机器人的控制系统设计

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1、安徽建筑工业学院本科毕业设计（论文）足球机器人的控制系统设计1绪论1.1足球机器人的简介RoboCup是TheRobotworldcupSoccerGames的简称，1997年正式成立总部设立在瑞士，现有成员国40多个。它是由国际人工智能学会组织的机器人世界杯足球赛(RoboCup)。RoboCup机器人足球世界杯赛及学术大会是国际上级别高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议，每年举办一次。1996年，RoboCup国际联合会在日本成立，并于1996年举行了表演赛，同时决定以后每年举办一届。自此机器人足球活动波及的范围越来越广泛，比赛的类型也不断升级。目

2、前，RoboCup竞赛现分有仿真组比赛、小型机器人组比赛(Small-sizeLeague(F-180))、中型机器人组比赛(Middle—SizeLeague(F2000))、Sony四腿机器人比赛(S0NYLeggedRobotLeague)、类人机器人组、家庭组等比赛：迄今中型组代表该领域的最高水平。中型机器人组比赛是Robocup机器人足球世界杯赛的主要项目之一，自1997年第一届Robocup比赛开始即是正式比赛项目。中型组的机器人是完全自主的，拥有局部视觉系统，多种传感器，是典型的多智能体分布式控制的测试平台。所有的机器人必须完全自主控制，并且不得在场地

3、外设置和使用全局传感器。比赛机器人通过颜色来识别场地上的特定目标，比赛规定如图1.1所示，场地为绿色，官方比赛用球是任意橙色国际足联标准尺寸5号球，边界为白色，双方球门分别为黄色和蓝色，球门左右两边的角柱上下三分之一涂成己方球门的颜色，中间三分之一涂成对方球门的颜色，而比赛用的机器人必须涂成黑色，参赛双方机器人一方贴有紫色(Magenta)数标，另一方贴有蓝色数标(Cyan)。中型组比赛中机器人的尺寸要求是不超过0.5m0.5m0.8m，重量不超过75kg。机器人之间可以通过无线网络进行数据通讯，从而协调机器人之间的动作，实现多机器人合作完成比赛目标。56安徽建筑工

4、业学院本科毕业设计（论文）图1.1中型机器人比赛场地图1.2RoboCup中型组足球机器人RoboCup机器人足球赛的目的主要是通过各种项目的竞赛，提供一个标准的平台，使人工智能、精密机械设计、控制系统、传感器设计、机器视觉、多传感器信息融合等技术能够在这个平台上试验、整合。选择足球作为这个研究的平台可以使众多最新的科技能够在这个富有挑战性和吸引力的平台上得到最快的检验，也可以吸引更多的人和组织参与到这个项目中，促进机器人领域的发展。足球机器人是在动态环境中组建一支高速运动、机动灵活的机器人球队和一支具有等同实力的机器人球队的比赛，极具挑战性。倡导者们预言：“到20

5、50年，一个全部由自主的人形机器人组成的足球队，按照国际足联(FIFA)的规则将与当时的世界杯冠军队进行足球比赛，并且要赢得这场人机大战的胜利。"这也是机器人足球发展的目标。RoboCup的比赛项目主要有：SimulationLeague(仿真2D／3D组比赛)、Smal1-SizeLeague(小型组比赛)、middle-Sizeleague(中型自主机器人比赛)和SONYLeggedRobotLeague(SONY四腿机器人足球赛)等几种。RoboCup中型组是RoboCup56安徽建筑工业学院本科毕业设计（论文）Soccer中的很重要的一种比赛项目，每届比赛都

6、有很多世界的知名大学和科研结构参加，代表了机器人研究相应领域的世界最高水平。RoboCup中型组比赛的最大特点是比赛中没有场地的全局信息，因此机器人必须携带自己的传感器和视觉设备(摄像头)，比赛时，机器人完全自主：其传感器、驱动器、电源以及外部控制单元都必须是安装在机器人本体上，除了将机器人放入场地和拿出场地外，其他场合不允许人的外部干预，允许使用外部控制单元，但很多队伍都没有采用，比赛中，机器人与主机之间使用无线通讯系统。根据RoboCup中型组2004年比赛规则，比赛场地为12m×8m的绿色矩形区域，球门一方为黄色，在其球门线两侧球场边界处是两端黄色中间蓝色的标

7、志杆，球门另一方为蓝色，在其球门线两侧球场边界处是两端蓝色中间黄色的标志杆，球场用白线作为边界和点球、罚球、半场等的标记。比赛用球是橙色的FIFA标准5号球。比赛双方机器人队员个数必须相等，并且最多不能超过11个球员，其中必须有一个守门员机器人。队员机器人基色为黑色，在顶部带有一个标志其所属代表对的颜色，每个机器人的大小大概在50×50×80cm的范围内，重量最多不能超过40kg。在整个RoboCup中型机器人比赛系统中，一共需要八种颜色来区分物体和边界，它们分别是：球场表面一绿色、球场线和球场边界一白色、球一橙色、一方球门一黄色、另一个方球门一蓝色、机器人一黑