全向轮足球机器人结构与控制系统设计_A203_机械设计_机械

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机械设计: 全向轮足球机器人结构与控制系统设计_A203
时间：2020/10/14 9:19:44  作者：  来源：  查看：0  评论：0
内容摘要： 摘要    2050年，足球机器人真的能够打败人类足球队吗？但无论这个问题的答案如何，自足球机器人开赛以来的十余年时间里，机器人技术的发展迅速，进步显著。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，在人类生活应用领...
摘要
    2050年，足球机器人真的能够打败人类足球队吗？但无论这个问题的答案如何，自足球机器人开赛以来的十余年时间里，机器人技术的发展迅速，进步显著。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，在人类生活应用领域不断扩大。它集成了自动控制、人工智能、电子技术、机械工程、传感器技术以及计算机科学等多门学科的最新研究成果，是当前科技发展最为活跃的领域之一。http://www.16sheji8.cn/
    本文对全向轮足球机器人的系统设计进行概述。通过运动学分析，轮子结构的探讨，全景镜的研究以及踢球机构的设计，完成足球机器人机械结构设计的主要部分；进行控制电路设计，挑选适用的芯片并编写下位机程序，接收上位机指令，使电机旋转，实现机器人的运动；实现上位机视觉子模块与决策子模块的程序设计，完成足球机器人接近球并射门的任务。

关键词：足球机器人；全向轮；运动控制；运动学分析

目录
摘要... 1
Abstract 2
目录... 3
1. 绪论... 5
1.1 机器人简介... 5
1.1.1 机器人的定义：... 5
1.1.2 机器人的发展... 5
1.1.3 机器人的分类... 6
1.1.4 机器人的研究热点... 7
1.2 移动机器人简介... 8
1.2.1移动机器人的定义... 8
1.2.2 移动机器人的研究内容... 8
1. 3 足球机器人简介... 8
1.3.1 足球机器人的起源... 8
1.3.2 足球机器人比赛的组织... 9
1.3.3 研究足球机器人的意义... 9
1.3.4 研究全向轮足球机器人的意义... 9
1.4 本文主要工作... 10
1.5 本文结构... 10
2. 足球机器人的组成... 11
2.1 足球机器人的机械结构... 11
2.1.1全景镜结构... 12
2.1.2运动结构与运动学分析... 13
2.1.3射门机构... 13
2.2 足球机器人的系统构成... 13
2.2.1视觉系统... 13
2.2.2决策系统... 14
2.2.3无线通讯系统... 14http://www.16sheji8.cn/
2.2.4运动控制系统... 14
3. 足球机器人的机械结构设计... 15
3.1足球机器人的全景镜结构... 15
3.1.1锥形镜面... 16
3.1.2球形镜面... 17
3.1.3椭球线镜面... 17
3.1.4双曲线镜面... 18
3.1.5抛物线镜面... 18
3.1.6全景镜比较... 19
3.2足球机器人的运动结构与运动学分析... 19
3.2.1两轮结构... 19
3.2.2三轮万向轮结构... 20
3.2.3两轮差动结构的运动学分析... 21
3.2.4三轮万向轮结构的运动学分析... 24
3.2.5两轮驱动和三轮全向驱动的特点比较与总结... 26
3.3足球机器人的踢球结构... 26
4. 足球机器人的控制电路设计... 28
4.1CPU的选择... 28
4.2电机驱动芯片的选择... 29
4.3通讯接口的介绍... 29
4.4控制电路的设计... 30
5. 足球机器人的软件系统设计... 32
5.1 足球机器人视觉子系统设计... 32
5.1.1 视觉系统的功能... 32
5.1.2 视觉系统的组成... 32
5.1.3 图像采集子模块... 34
5.1.4 图像分割与目标识别子模块... 34
5.1.5 物理距离计算子模块... 36
5.2 足球机器人决策子系统设计... 37
5.2.1 决策系统的功能... 37
5.2.2 六步推理模型... 37
5.2.3 角色的有限状态自动机模型... 39
5.2.4 前锋角色的状态自动机模型... 39
5.2.5 典型动作设计... 42
5.2.6 动力学分析在计算机上的实现... 43
6. 结束语... 45
致谢... 46
参考文献... 47



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