RoboCup中型组足球机器人底层控制系统的研究与设计（岳磊）

《RoboCup中型组足球机器人底层控制系统的研究与设计（岳磊）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、RoboCup中型组足球机器人底层控制系统的研究与设计指导教师：王明顺副教授答辩学生：岳磊课题背景机器人足球比赛的设想首先是由加拿大哥伦比亚大学的教授AlanMackworth在1992年的论文《OnSeeingRobots》中提出的。目的是通过机器人足球比赛，为人工智能和智能机器人学科的发展提供一个具有标志性和挑战性的课题。国际机器人足球联合会FIRARoboCup足球机器人比赛Mirosot国际人工智能协会主要内容总结与展望足球机器人底层控制系统的软件实现足球机器人运动控制算法设计足球机器人底

2、层控制系统的硬件设计中型组足球机器人系统介绍中型组足球机器人系统介绍两者的区别比赛场地视觉部分决策控制区别尺寸大小新的系统中型组足球机器人系统介绍小型组足球机器人与中型组足球机器人小型组足球机器人照片中型组足球机器人照片中型组足球机器人系统介绍小型组与中型组示意图小型组中型组集控式自主式中型组足球机器人系统介绍通信系统底层控制系统视觉系统决策系统足球机器人主要内容总结与展望足球机器人底层控制系统的软件实现足球机器人运动控制算法设计足球机器人底层控制系统的硬件设计中型组足球机器人系统介绍足球机器人底层

3、控制硬件设计底层控制系统的主要任务转速控制弹射控制通信监控传感器足球机器人底层控制硬件设计底层系统组成底层系统传感器检测单元通信接口单元弹射控制单元单片机控制系统驱动电源底层控制平台设计足球机器人底层控制硬件设计1.驱动电源蓄电池24VText1Text2Text3Text4DC-DC稳压模块单片机电路弹射机构机器人小车传感器足球机器人底层控制硬件设计2.底层控制平台设计总体结构图实物图足球机器人底层控制硬件设计差分方式的驱动结构优点：能量利用率高2.小车速度响应快3.运行稳定足球机器人底层控制硬件

4、设计机器人小车控制脉宽调制方式（PWM）机器人小车控制小车驱动小车调速双极性H桥驱动驱动效率高，抗干扰性好调速范围宽，抗噪性好足球机器人底层控制硬件设计3.单片机控制系统设计足球机器人底层控制硬件设计底层控制电路图和实物图足球机器人底层控制硬件设计4.弹射机构设计击球器的所有部分必须做到最小化消耗电能尽量少击球力度越大越好占用空间电能消耗Creativity击球力度要求足球机器人底层控制硬件设计弹射机构设计电容储能式通过电机压缩弹簧进行储能，完成击球。弹射机构利用电容充电储能，通过放电驱动电磁铁完成

5、击球。机械储能式汽动储能式普遍采用汽缸，通过气体膨胀完成击球。击球力度小，耗能占用体积大，危险击球力度大，节能足球机器人底层控制硬件设计弹射机构示意图足球机器人底层控制硬件设计弹射控制电路及实物足球机器人底层控制硬件设计5.传感器检测单元机器人运动状态检测速度方向光电编码器倍频模块鉴向模块守门员系统运动信息超声波测距控制器足球机器人底层控制硬件设计6.通信接口串口I2C主要内容总结与展望足球机器人底层控制系统的软件实现足球机器人运动控制算法设计足球机器人底层控制系统的硬件设计中型组足球机器人系统介绍

6、足球机器人运动控制算法设计小车的运动学模型小车运动学模型示意图足球机器人运动控制算法设计机器人质心的瞬时速度：机器人质心的瞬时角速度为：小车的速度公式如（5）所示：（2）对于一个转动构件，它任意一点的转动角速度相同，所以有:（1）（3）（4）（5）足球机器人运动控制算法设计小车的换向示意图当VL=VR时，小车做直线运动；当VL=-VR时，小车以半径为0，原地旋转。由左图，可以推导出小车的换向公式：（6）足球机器人运动控制算法设计算法选择系统运行要稳定算法的选择要适合实际情况控制精度要高速度的变化要及

7、时跟上给定稳定性快速性精度算法要求合理性足球机器人运动控制算法设计控制算法选择积分分离与分段结合分段控制积分分离式PID增量PIDPID足球机器人运动控制算法设计积分分离PID处理PID控制PD控制足球机器人运动控制算法设计分段控制分段PID参数1PID参数2PID参数3足球机器人运动控制算法设计积分分离与分段结合足球机器人运动控制算法设计实测数据次数实测次数实测次数实测次数实测1031120212131212151221222232203231323232133204091423242234195

8、231522252035196231620262236197201723272137208191819282138209171919292239211017202130214020速度曲线图实测数据表足球机器人运动控制算法设计实测数据次数实测次数实测次数实测次数实测1031134214031402191243223932413161343233833414051433243834395271533253835406271635263836407241741273937