新工科背景下RoboCup机器人足球课程教学模式探索

在新工科背景下,文章旨在探索开展RoboCup机器人足球课程的教学模式。通过实践探索和教学实施,提高学生的综合能力和创新意识,促进跨学科融合和团队合作。文章将介绍RoboCup机器人足球课程的设计与构建、实施过程中的实践环节和教学资源配备,并对学生的学习成效进行评估。通过分析评估结果和学生反馈,总结文章教学模式的优势与不足,并提出相应的改进措施,为新工科背景下的教育模式创新提供一定的经验和借鉴。

基于MR混合现实的足球机器人目标跟踪仿真

机器人跟踪足球时,由于目标具有较强的运动随机性,且较小的目标尺度增大了跟踪框的自适应跟踪难度,目标跟踪时会将很多背景信息包含在内,导致目标模型的更新错误。为此,提出基于MR混合现实的足球机器人目标跟踪方法。构建MR混合现实平台,令足球机器人在虚拟现实场景下完成人机交互,在保证目标跟踪安全性的同时提升目标跟踪性能;采用帧差法获取目标模型,利用投影法对二值图像投影,并对差分图像滤波,以此获取足球机器人在目标模板区域及候选目标区域中的直方图。基于此,更新足球机器人目标模型,实现基于MR混合现实的足球机器人目标跟踪。实验结果表明,当跟踪误差阈值为0.8mm时,研究方法的目标跟踪准确率和成功率均可达95%以上,平均耗时为55.17ms。当足球目标出现遮挡问题时,该方法仍能完成高精度跟踪。

足球机器人全局视觉系统的快速标定方法

足球机器人全局视觉系统为决策系统提供机器人位姿信息,决策系统进行机器人的路径和动作规划;竞赛规则要求视觉系统必须现场安装调试,因此标定过程必须快速有效,且具有较高的精度;针对足球机器人全局视觉系统的特殊应用场景,提出了一种基于两步法简化标定模型的快速有效标定算法;利用近似欧拉角旋转矩阵建立摄像机标定模型,确定需要求取的摄像机内外参数,根据标定模型,对内外参数的求解过程进行了推导;借助场地上现有的一些标志点作为靶标,对模型的内外参数进行分步求取初始值,并利用L-M优化算法对摄像机内外参数进行分步优化求取精确值;通过实验分别从标定误差和机器人动作实现效率两个方面与其他标定算法进行对比,验证了该算法具有较高的标定精度;实验表明,本算法的优点在于不用借助专门的标定靶标,即可快速有效完成相机标定,标定精度可达±1 mm,完全能够满足决策系统的控制精度要求,且标定过程简单易实现。

基于SOM3.4.2平台的iLoboke仿真足球机器人研究

2015年,iLobokeⅠ首次以标准化产品的形态推向市场,其搭载全局视觉、决策调度、无线通信和车载控制系统等先进技术,通过足球对抗的形式,实现高速动态下的多机器人协同。随着科技的不断进步,iLoboke足球机器人在2018年已经升级到第四代产品。这一代产品更加开放,支持更广泛的扩展编程,为用户提供更多的自由度和创造力。无论是足球领域还是其他领域,机器人的应用将逐渐渗透到人们的生活中,为我们创造更便利的生活和更广阔的发展空间。该文旨在利用SOM3.4.2平台,对iLoboke足球机器人控制进行研究,利用微粒算法规划移动路径,实现机器人在仿真环境中的足球运动,科学高效地预判传球。

基于机器视觉的足球机器人运动实验平台设计

针对自动化、测控技术、计算机、人工智能等专业课程教学中理论知识较为深奥、抽象,难以被学生快速理解消化的问题,提出将基于机器视觉的足球机器人运动实验系统引入到专业课程的实践教学中,可以进行机器视觉系统搭建、嵌入式控制系统设计、图像匹配及畸变处理、机器人控制算法仿真等实验。该实验平台还可以结合学生课外科技活动,有利于培养学生的科研创新能力、团队协作精神以及工程实践能力。

RoboCup机器人足球仿真比赛的关键技术

多智能体系统是分布式人工智能的一个主要领域。机器人足球仿真比赛是MAS的理想测试平台。该文总结了几个机器人足球仿真队的主要技术特点和对它们进行的研究，并提出了今后的研究方向，以促进机器人足球仿真技术的推广。

RoboCup中型组足球机器人系统关键技术

RoboCup中型组机器人足球比赛是一个研究多自主移动机器人、机器人视觉及其他相关领域的标准测试平台。从机器人机械结构、硬件结构、体系结构、环境感知、行为及策略等方面详细介绍了RoboCup中型组足球机器人系统相关关键技术的研究现状,最后展望了RoboCup中型组足球机器人系统的技术发展趋势。

Robocup小型足球机器人的控制系统研究——Robocup系列研究之一

足球机器人运动控制要求灵活、快速、准确。通过足球机器人的总体结构分析,提出一种多处理器的三级控制方法,解决了决策与姿态控制同时占用处理器时间的问题,提高了机器人决策能力和运动姿态控制能力,同时给出了底层控制的硬件和软件设计方法,试验结果表明足球机器人控制系统达到设计要求。

Robocup中型组机器人足球技术探讨

综述RoboCup机器人足球赛的概况和中型组机器人足球的现状。对中型组足球机器人的结构模块和相关技术进行较为详细的分析和综述,并对2:2和4:4两种类型的机器人足球赛进行了比较。结合2007年"银泉杯"中国机器人大赛暨RoboCup公开赛分析济南大学青龙队足球机器人的特点和存在问题。对中型组机器人足球的发展趋势进行分析和展望。

Robocup小型足球机器人的运动分析与控制——Robocup系列研究之三

足球机器人运动控制要求灵活、快速、准确。通过对足球机器人的结构及车轮分析,对足球机器人的轨迹控制进行运动学分析,在运动学分析的基础上提出一种比较好的控制方法,从而实现足球机器人的轨迹控制。试验结果表明足球机器人轨迹控制达到设计要求。

基于BP网络的足球机器人视觉系统标定——Robocup系列研究之七

摄像机的标定是图像测量的基础。利用ＢＰ网络可以逼近任意非线性函数的特点，对视觉系统进行标定，并使用ＭＡＴＬＡＢ中的神经网络工具箱进行网络的设计和计算。试验结果证明了这种方法的可行性。

RoboCup小型足球机器人建模及仿真平台研究

在机器人运动规划和运动控制的研究中,直接以实物机器人做实验不仅代价昂贵,而且所需时间长,风险大。在考虑了驱动电机动态特性的基础上,以机器人的朝向为坐标轴正方向建立坐标系,分析三轮全向移动机器人运动学模型和动力学模型;然后对比赛过程中的碰撞模型进行研究,推导出发生碰撞后机器人的速度公式;最后以Robocup小型足球机器人比赛系统为背景,采用V isualC++多线程技术构建小型组足球机器人仿真平台,并给出了系统结构框图。在小型组足球机器人的运动规划,运动控制等方面具有直接的现实意义。

Robocup小型足球机器人AI决策系统设计——Robocup系列研究之六

介绍了Robocup小型足球机器人的AI决策系统的分层式结构设计方案。重点阐述了信息处理层的设计,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对场上所有对象进行跟踪和预测,并介绍了责任区域划分和按责任区域划分决定战术决策选择的思想,通过对基本信息的处理运算建立了实时更新的信息库,为后续战术策略选择提供了信息和依据。

基于改进DWA算法的足球机器人局部轨迹规划

针对足球机器人处于封闭式环境中,动态窗口法(dynamic window approach,DWA)极易陷入局部极小值以及动态干扰下,算法输出速度曲线震荡严重等问题,提出了一种基于辐射值计算的改进DWA算法,首先对子评价函数进行修正,进一步提高评价模型的合理性;其次通过提出辐射值计算,为算法添加新的评价维度并引入局部极小值检测方法;接着,建立并求解多目标优化问题实现对权重系数的动态调整;最后通过控制点姿态校正来提高对全局路径的跟随效率。实验结果表明,改进算法能够进行更加合理的规划,输出更加稳定的速度曲线,同时不易陷入局部极小值并且能够顺利逃离封闭障碍区域,并满足足球机器人的实时比赛需求。

两种RoboCup中型组足球机器人的运动学模型

介绍RoboCup中型组足球机器人中最常见的两种轮式结构。从两轮驱动机器人与三轮全向驱动机器人的机械结构入手,通过分析计算建立了两种轮式机器人小车的运动学模型,得出前者存在非完整约束,而后者不存在这种约束,因此全向驱动的机器人可不需要事先做任何旋转运动而向任意方向运动。最后通过实际测试并根据两者在比赛中的实际表现论述其优、缺点,得出三轮驱动机器人是今后RoboCup中型组机器人足球比赛的发展趋势,提高其稳定性及承重是改进的当务之急。

RoboCup比赛环境下足球机器人路径规划研究

RoboCup中型组足球机器人比赛具有高度的对抗性和实时性.比赛中机器人需要针对不同的比赛态势进行角色切换和任务选择.在这种环境下,应用传统人工势场或一般改进型人工势场的路径规划方法都无法得到令人满意的结果.将障碍物与机器人之间的相对速度矢量以及目标与机器人之间的相对速度矢量分别引入人工势场法中,对传统的势场函数进行了改进;并根据机器人的不同角色和任务,采用模糊逻辑方法对势场函数进行修正,提出一种处理多角色多任务环境的改进型人工势场法机器人路径规划方法.仿真试验和实际应用验证了此算法在足球机器人比赛系统中的可行性.

RoboCup小型足球机器人结构设计与分析

探讨了足球机器人的结构设计的特点,目前存在的困难和问题,并利用鱼骨图和模块化设计思想,来设计与分析RoboCup小型组足球机器人的结构设计,最后给出了设计简图。

基于模糊神经网络的RoboCup足球机器人局部路径规划方法研究

针对Robo Cup足球机器人比赛对抗性强和实时性要求高以及障碍物运动状态时刻变化的特点,而传统路径规划方法的机器人路径规划方法难以满足比赛需要的情况,提出了一种基于模糊神经网络的局部路径规划方法,通过定义障碍物的静态与动态危险等级并以此确定避障方向,从而实现机器人的局部路径规划。实验结果表明,该方法具有控制精度高、实时性强,能快速、准确地避开障碍物的特点,能够较好的满足Robo Cup足球机器人比赛的要求。

基于Robocup中型组足球机器人的图像识别算法

根据Robocup中型组足球机器人足球比赛的规则要求,机器人科研通过对颜色的识别来达到识别球场上的物体及环境.为了满足实时性和准确性的要求,提出了一种基于YUV色彩空间模型的阈值算法,并通过与RGB色彩空间的算法比较,验证了其有效性和优越性.

RoboCup中型组足球机器人运动控制系统的设计

以RoboCup中型组足球机器人为研究时象,以提高机器人足球平台硬件系统性能为目标,设计了一种基于双DSP架构并结合Fuzzy-PID控制算法的足球机器人。实验结果表明,该控制系统对足球机器人的运动性能、控制精度、实时性都有了极大的改善,能满足全自主足球机器人的运动控制的要求。