機器人足球競賽與設計技術(shù)

前言

機器人足球競賽是近年來國際上迅速開展起來的一種高科技對抗活動，它涉及人工智能、智能控制、機器人、通信、機械、傳感等多個領域的前沿研究和技術(shù)融合。它集高技術(shù)對抗、娛樂和比賽于一體，引起了全世界的廣泛關注和極大興趣。當前，國際上有FIRA和 Robot Cup兩個系列的機器人足球比賽。從其開始舉辦至今已有十余年，這項高科技活動開展得很廣泛，影響面也很大。但是到目前為止還很少看到有書能較全面地介紹機器人足球比賽，大多都還是停留在一些零散的文章和資料上。為了能讓更多的人，更好地了解這項活動，更好地參與到這項研究中來，作者特地編寫了本書以全面介紹機器人足球比賽。全書共分為7章。第1章全面介紹了機器人足球和機器人足球比賽的起源，當前國際機器人足球比賽組織，比賽的發(fā)展歷史，機器人足球的研究意義；當前機器人足球的發(fā)展現(xiàn)狀；機器人足球的各比賽項目的內(nèi)容和狀況。第2章介紹了機器人足球系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、視覺子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、機器人子系統(tǒng)、策略子系統(tǒng)；還分別介紹了MiroSot比賽的3vs3、5vs5、11vsll的比賽規(guī)則。第3章介紹了足球機器人系統(tǒng)的仿真目的和足球機器人仿真技術(shù)；仿真平臺的實際意義和本質(zhì)；現(xiàn)有SimuroSot 5vs5仿真平臺的使用、開發(fā)環(huán)境和開發(fā)接口；現(xiàn)有SimuroSot 11vsll仿真平臺的簡介及其規(guī)則。第4章全面介紹了足球機器人策略系統(tǒng)的設計。分析了足球機器人小車的運動學和動力學特性，介紹了足球機器人的基本動作設計算法和技術(shù)動作設計，并給出了c++的實現(xiàn)代碼。介紹了人工勢場法、柵格法、中垂線算法等機器人路徑規(guī)劃方法；介紹了機器人角色設計、陣形設計和足球機器人策略系統(tǒng)總體設計流程。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了當前國際機器人足球的競賽和研究內(nèi)容。本書介紹了足球機器人系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，半自主足球機器人競賽規(guī)則，機器人足球仿真技術(shù)和仿真平臺。本書重點介紹了機器人足球策略系統(tǒng)的設計，以及人工智能在足球機器人系統(tǒng)中的一些應用。本書還介紹了足球機器人系統(tǒng)的輔助調(diào)試、分析工具的設計和開發(fā)，并給出了一個演示實例。最后，本書詳細講解了人形機器人的構(gòu)建和相關比賽的設計。?    本書適合作為高等院校相關專業(yè)的教材和參考書，對眾多領域的科研工作者和技術(shù)人員也有很高的參考價值。特別是對機器人足球競賽有興趣的研究人員，本書提供了大量的實用價值很高的資料。

書籍目錄

第1章  機器人足球介紹  1.1  機器人足球的歷史和意義  1.2  機器人足球的發(fā)展現(xiàn)狀  1.3  機器人足球的分類和項目  復習與思考第2章  足球機器人系統(tǒng)   2.1  足球機器人系統(tǒng)總述  2.2  視覺子系統(tǒng)  2.3  通信子系統(tǒng)  2.4  機器人子系統(tǒng)  2.5  決策子系統(tǒng)  2.6  MiroSot比賽規(guī)則介紹  復習與思考第3章  機器人足球仿真  3.1  仿真的目的和仿真的技術(shù)方法  3.2  仿真平臺綜述  3.3  Middle League SimuroSot仿真平臺  3.4  SimuroSot 11vs11仿真平臺環(huán)境和規(guī)則  復習與思考第4章  機器人足球策略系統(tǒng)設計   4.1  動作設計  4.2  機器人路徑規(guī)劃  4.3  機器人避障的一種簡單方法  4.4  角色設計  4.5  陣形及動態(tài)角色分配設計  4.6  決策總體設計流程  復習與思考第5章  人工智能在足球機器人系統(tǒng)中的應用   5.1  決策樹   5.2  人工神經(jīng)網(wǎng)絡的應用   5.3  遺傳算法的應用   復習與思考第6章  系統(tǒng)輔助工具的設計和開發(fā)   6.1  輔助工具的目的和作用   6.2  系統(tǒng)錄放及分析工具的設計和實現(xiàn)   復習與思考第7章  人形機器人足球介紹   7.1  人形機器人的組裝   7.2  人形機器人控制系統(tǒng)硬件設計   7.3  人形機器人控制系統(tǒng)軟件設計   7.4  人形機器人的比賽類型及設計方法   復習與思考參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 足球機器人系統(tǒng) 本章簡要介紹了足球機器人系統(tǒng)的分類，集控式足球機器人系統(tǒng)的組成、運行原理及各個子系統(tǒng)之問的相互關系和內(nèi)在聯(lián)系，并簡單討論了各個子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和設計要求，還介紹了MiroSot的相關比賽規(guī)則。2.1 足球機器人系統(tǒng)總述足球機器人系統(tǒng)是機器人研究的一個重要分支，屬于可行走智能機器人系統(tǒng)。目前，它主要的研究方向有集中控制式足球機器人系統(tǒng)和分布式控制足球機器人系統(tǒng)。它們都以實現(xiàn)機器人足球運動為發(fā)展目標，研究動態(tài)規(guī)劃、自動控制、人工智能、計算機視覺及其他傳感器融合、無線數(shù)字通信等多學科領域。構(gòu)建足球機器人系統(tǒng)有多種方法，在CPU、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器等系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)軟件如控制算法、策略等方面都不盡相同。根據(jù)足球機器人系統(tǒng)的工作模式，即決策部分在整個系統(tǒng)中的地位可將足球機器人系統(tǒng)分為三類。1.基于視覺的集中控制式足球機器人系統(tǒng)基于視覺的集中控制式足球機器人系統(tǒng)簡稱集控式足球機器人系統(tǒng)，又稱基于視覺的遙控無智能足球機器人系統(tǒng)(remote brainless vision—based soccer robot system)。在這種系統(tǒng)中，安裝在球場上方的攝像頭攝取賽場上的信息，送至主機進行圖像分析與識別；由充當教練員的決策軟件統(tǒng)一決策，形成機器人的控制命令，然后通過無線通信的方式發(fā)送給機器人，每個足球機器人只要負責根據(jù)主機發(fā)送來的運動指令實現(xiàn)要求的動作即可，類似于遙控小車。一般來說，每個機器人具有驅(qū)動模塊、通信模塊和CPU板，它能夠根據(jù)接收到的主機發(fā)來的數(shù)據(jù)控制其運動方向和速度。這種模式的系統(tǒng)突出了計算機視覺與機電一體化問題，它是向?qū)嵨餀C器人足球比賽邁出的第一步。此類集控式系統(tǒng)包括FIRA的MiroSot、NaroSot和RoboCup的F180等。

編輯推薦

《機器人足球競賽與設計技術(shù)》：機器人足球已成為人工智能領域發(fā)展的歷史性目標和智能機器人發(fā)展的代表方向。機器人足球之所以受到如此重視，就是因為足球機器人涵蓋了諸多的高新技術(shù)，是一項人工智能與機器人領域的應用基礎研究課題，而機器人足球比賽便是這些研究成果的公開展示，是一種具有戰(zhàn)略意義的小型高科技對抗平臺。舉行機器人足球比賽的目的正是為了促進分布式人工智能和機器人領域及相關各學科的發(fā)展，進而為其相關技術(shù)在生產(chǎn)及生活中的應用打下良好的基礎。世界冠軍團隊傾力打造。

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