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基于全局视觉的仿人机器人足球系统

作　者: 李国
导　师: 洪炳镕
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 机器人足球仿人机器人全局视觉决策系统
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

机器人足球系统作为多智能体系统和分布式人工智能研究的标准平台,集成了许多关键技术,其研究发展具有重要意义。与传统机器人相比,仿人机器人的结构更加类似于人类,在模仿人类的行为上,具有明显的优势,仿人机器人成为当前研究热点。本研究课题来源于国家“863”重点项目“多机器人系统技术”子课题“竞技与娱乐多机器人系统”(项目编号:2007AA041603)。本文主要研究内容是基于全局视觉的仿人机器人足球系统。基于全局视觉的仿人机器人足球系统主要包括四个部分:仿人足球机器人系统、无线通信系统、全局视觉系统以及决策系统。本文实现了基于全局视觉的仿人机器人足球系统,主要包括以下研究内容:首先,在无线通信系统设计中,采用了目前应用较为广泛的蓝牙技术,实验结果表明该通讯系统有很高的可靠性。其次,对于基于全局视觉的足球机器人系统来说,视觉系统是整个机器人系统的唯一信息来源。本文中全局视觉通过基于颜色的目标识别算法对目标机器人和球进行识别定位,并针对初始结果中存在的径向畸变、投影畸变和遮挡问题,提出了有效的解决方法,最终得到实时性、准确性和鲁棒性都很好的结果。最后,决策系统研究了单个机器人的射门算法、守门算法,并提出了基于代价估值函数的动态角色分配方法,实现了实际比赛时队员间的协调控制。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 机器人和机器人足球  8-13
    1.2.1 机器人足球的起源和发展现状  8-11
    1.2.2 机器人足球比赛系统中包含的关键技术  11-12
    1.2.3 机器人足球研究的意义  12-13
  1.3 课题来源与本文的研究内容  13-15
第2章系统总体设计  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 系统构成及工作原理  15-16
  2.3 仿人型机器人  16-22
    2.3.1 ROBONOVA-I 型机器人结构  17-18
    2.3.2 仿人型机器人的复杂运动规划  18-22
  2.4 仿人型机器人的通信模块  22-25
    2.4.1 蓝牙通信系统的组成结构  22-23
    2.4.2 蓝牙通信系统的实现  23-24
    2.4.3 XM100 通信协议  24
    2.4.4 机器人的无线控制实验  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章全局视觉系统  26-41
  3.1 引言  26
  3.2 视觉系统硬件的组成  26-27
    3.2.1 摄像机  26-27
    3.2.2 图像采集卡  27
  3.3 基于颜色的实时多目标识别算法  27-36
    3.3.1 颜色空间的选择  28-31
    3.3.2 阈值设置和图像二值化处理  31-32
    3.3.3 连通区域标记  32-34
    3.3.4 目标信息的获取  34-36
  3.4 改进  36-38
    3.4.1 径向畸变  36-37
    3.4.2 投影畸变  37-38
    3.4.3 遮挡问题  38
  3.5 实验  38-40
    3.5.1 场地边界的识别实验  38-39
    3.5.2 机器人坐标定位实验  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章决策系统  41-56
  4.1 引言  41
  4.2 行为决策系统的基本框架  41-43
  4.3 进攻机器人的行为规划  43-49
    4.3.1 传统射门算法的研究  44-47
    4.3.2 传统射门算法的缺陷  47
    4.3.3 射门算法的改进  47-49
  4.4 守门机器人的行为规划  49-51
  4.5 角色分配  51-52
  4.6 基于全局视觉的仿人机器人足球系统测试实验  52-55
    4.6.1 射门实验  53-54
    4.6.2 守门实验  54
    4.6.3 系统对抗实验  54-55
  4.7 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-61
致谢  61

基于全局视觉的仿人机器人足球系统

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