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经过近10年机器人比赛系统的发展,轮式和四腿机器人的技术已经逐渐成熟,其策略和控制已经达到了一定的水平,而人形机器人是机器人研究领域的另外一个重要分支,是一个典型的多智能体系,无论是集中式还是分布式控制系统,都涉及传感器技术、通信电子电路、计算机软件技术等许多的知识。人形机器人技术在不断的前进,随之而来的产生了一些相关的机器人比赛,这些比赛为机器人的技术发展也有了很大的推动作用。
人形机器人运动动作的准确、快速、灵活性是机器人在对抗比赛中取得优势的关键,同时半自主人形机器人比赛系统是也是群体人形机器人协调作战系统,如同人类足球竞技比赛一样,每个机器人不仅充当整体角色中的一员,而且自身也应具备很强的单兵作战能力.而这一切都是基于优秀的机器人整体的系统搭配,机器人的主控制系统、舵机系统、无线通信系统都是人形机器人比赛系统的核心部分,他们自身性能的稳定和各个系统之间的通信畅通决定了整个比赛系统的性能。
目前国际上两大机器人比赛组织FIRA和Robocup都设有该项目的比赛,只是两者之间的比赛规则有些不一样,由于一直都在参加FIRA的比赛,所以还是按照FIRA的该项目的比赛规则来搭建机器人的系统。该比赛项目系统主要包含四个系统:视觉系统、策略系统、机器人系统和通信系统,其中机器人系统包含有主控子系统、舵机子系统和传感器子系统。
本文主要从以上几个系统来分别介绍的,首先是介绍的是视觉系统,主要介绍了视觉系统的结构、主要功能和视觉处理上的一点技术。其次介绍的是策略系统,本文对策略系统也做了简介,简单的介绍了策略处理的一个流程。在介绍机器人系统的时候是将主控系统和传感器分开介绍的,主要完成了主控系统的硬件和软件设计,传感器的硬件设计的任务。数字舵机系统主要任务是设计和研发了适用于机器人比赛使用的舵机控制电路的硬件和软件部分。在无线通信系统中,分上位机和机器人端来分别设计和研发通信电路的硬件和软件设计,完成了适用于不同人形机器人专用的无线接收模块。设计和研发了基于USB的无线发射器,该发射器适用于车型机器人足球比赛和半自主人形机器人足球比赛,这对于以往的RS232无线发射器是一次革命性的进步。为了方便机器人的各项性能的测试,本文还设计了机器人可视化上位机软件并通过检验。
最后是回流焊接和调试各个系统的硬件电路,解决部分PCB上的信号电磁干扰的问题。