全自主型足球机器人及其控制方法技术

全自主型足球机器人及其智能控制系统，它涉及一种高智能化机器人及其控制系统。它包含机器人本体以及行走装置和踢球装置，它还包含有由旋转摄像机、固定摄像机、超声波传感器探头、超声波传感器板组成的环境感知装置；由主机板、硬盘组成的行为决策装置；由总线转换板及无线网卡组成的通信网络装置；由电机控制板组成的运动控制装置。上述装置均安装在本体的格层上。该机器人的信息的流动方向是：首先从“环境感知装置”得到环境的信息输入到“行为决策装置”，然后产生的行为命令信号输入到“运动控制装置”，最后产生的一系列控制信号来控制机器人做具体的动作。该机器人不但可以单个工作，而且通过协调与合作完成一个机器人不能完成的任务。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高智能化机器人及其智能控制系统。
技术介绍
自1996年开展世界杯机器人足球大赛以来，机器人足球队都是采用半自主型机器人。这种机器人存在的问题是机器人的视觉系统与决策系统都不在机器人本体上，而是在各球队集中控制的主控计算机上，因此这种机器人实际上是被主控计算机控制的从属小车子而已。所以这种足球机器人虽然反映多个机器人的协调与合作技术，但每个机器人本身无感知、决策和无线网络通信功能，因而无法达到同人类球队一样的进化，而且机器人本身很难应用到其它领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种全自主型足球机器人及其智能控制系统，本专利技术的机器人解决了已有的机器人因自身无感知、决策和无线网络通信功能而无法达到同人类球队一样的进化的问题。本专利技术的全自主型足球机器人包含机器人本体17以及设置在机器人本体17底层的行走装置和踢球装置、以及电源板5和电池组6，行走装置包含带动左右驱动轮转动的左驱动轮电机11和右驱动轮电机12，踢球装置包含有带动踢球转板22转动的踢球电机13，本专利技术的全自主型足球机器人还包含有由旋转摄像机16、固定摄像机15、超声波传感器探头14、超声波传感器板10组成的环境感知装置；由主机板3和硬盘4组成的行为决策装置；由总线转换板及无线网卡2组成的通信装置；由电机控制板9组成的运动控制装置；上述装置分别安装在机器人本体17的各个格层上；旋转摄像头16的信号输出端接主机板3的信号输入端，总线转换板及无线网卡2的总线信号端与主机板3的总线接口端相连接，硬盘4的数据线和地址线与主机板3的数据线和地址线分别相连接，电源板5的电源输出端与硬盘4的电源输入端相连接，电源板5的电源输出端与主机板3的电源输入端相连接，电源板5的电源输入端与电池组6的电源输出端相连接，固定摄像机15的信号输出端与主机板3的信号输入端相连接，电机控制板9的电源输入端与电池组6的电源输出端相连接，电机控制板9的信号输入端与主机板3的信号输出端相连接，电机控制板9的信号输出端分别与左驱动轮电机11、右驱动轮电机12和踢球电机13的信号输入端相连接；超声波传感器板10的电源输入端与电源板5的电源输出端相连接，超声波传感器板10的信号输出端与主机板3的信号输入端相连接，超声波传感器板10的信号输入端与超声波传感器探头14的接收探头14-2相连接，超声波传感器板10的信号输出端与超声波传感器探头14的发射探头14-1相连接。本专利技术的全自主型足球机器人的智能控制系统的主程序的控制过程为开始，首先系统初始化，系统初始化包括视觉系统、超声波传感器系统、无线通信系统，然后判断是否开球了？如果未开球，则返回判断是否开球的程序，如果已开球，则启动视觉系统寻找球和对方球门；再用超声波传感器测量目标距离，然后判断是否找到球了吗？如果未找到球，则继续寻找球，返回判断是否找到球的程序；如果已找到球；则判断是否找到对方球门了吗？如果未找到对方球门，则继续寻找对方球门，返回判断是否找到对方球门的程序，如果找到了对方球门，则用传感融合算法计算球、对方球门及自己的相互位置；然后判断球在对方区域吗？如果球不在对方区域，则用无线电通信通知自己的伙伴速返回，然后进入判断对方球门、球、机器人是否在一条直线上程序，如果球在对方区域；则进入判断对方球门、球、机器人是否在一条直线上程序，如果不在一条直线，则用路径规划算法驱动机器人，使得机器人与对方球门、球在一条直线上，然后返回判断对方球门、球、机器人是否在一条直线上的程序，如果是在一条直线上，则驱动机器人向球方向运动，然后判断机器人是否到了球的前面？如果不是，则返回驱动机器人向球方向运动程序，如果到达了球的前面，机器人停止前进，启动踢球电机，射门，结束。该全自主型足球机器人的环境感知装置是做智能控制所需的关键模块，它相当于人的眼睛，和人一样只有正确地判断出周围的环境，才能做出行为决策，为此环境感知装置首先对球和其它机器人进行识别，并对球和球门进行定位判断后，将判断的环境信息送给行为决策装置。行为决策装置是一个机器人的知识库，它根据环境感知装置送来的环境信息决定在什么条件下、什么时候踢球，怎么踢球等各种行为。通信装置，它是多个机器人互相协调与合作所需的关键模块，它相当于人的耳朵和嘴，它的主要用途是通过通信使各机器人互相了解对方的意图和愿望，决定下一步动作，采用无线通信系统使机器人之间动作方便。运动控制装置是一个机器人的神经系统，它是根据行为决策装置送来的决策信息来控制如何准确地踢球、如何加速运动等具体动作。本专利技术的全自主型足球机器人中，信息的流动方向是首先从“环境感知装置”得到环境的信息输入到“行为决策装置”，然后“行为决策装置”产生的行为命令信号输入到“运动控制装置”，最后“运动控制装置”产生的一系列控制信号来控制机器人做具体的动作。该全自主型机器人是用来踢球的高智能化机器人，它像人一样用“视觉系统”找球、定位后，用“脑来决定如何射门、如何守门等动作。同时这种机器人通过无线电通信网络互相交换信息，在了解对方意图基础上，通过互相协调与合作完成进攻或防守等协调任务，因此这种机器人除了踢球之外还可以用在生产线无人搬运作业，或用于未来无人战争中的机器人部队，或者用于机器人消防队等。本专利技术的全自主足球机器人可以使机器入球队达到同人类球队一样的进化，而且这种机器人可以应用到各个领域中。该机器人不但可以单独工作，而且通过协调与合作完成一个机器人所不能完成的任务，因此其应用范围很广。附图说明图1是本专利技术全自主型足球机器人前侧的立体结构示意图，图2是本专利技术全自主型足球机器人后侧的立体结构示意图，图3是本专利技术的全自主型足球机器人的整体电路结构示意图，图4是具体实施方式二的电路结构示意图，图5是具体实施方式三的电路结构示意图，图6是足球机器人智能控制系统的主程序流程图，图7是具体实施方式五的程序流程图，图8是具体实施方式六的程序流程图，图9是具体实施方式七的程序流程图，图10是具体实施方式八的程序流程图，图11是具体实施方式五中球定位算法流程图，图12是具体实施方式五中球门定位算法流程图。具体实施例方式一本实施方式的全自主型足球机器人由机器人本体17、行走装置、踢球装置、环境感知装置、行为决策装置、通信装置、运动控制装置、遥控键盘及显示面板1、电池组6和电源板5组成。环境感知装置由旋转摄像机16、固定摄像机15、超声波传感器探头14、超声波传感器板10组成。行为决策装置由主机板3和硬盘4组成。通信网络装置由总线转换板及无线网卡2组成。运动控制装置是一块电机控制板9。旋转摄像头16的信号输出端与主机板3的视频信号输入端相连接，总线转换板及无线网卡2的总线信号端与主机板3的信号总线接口端相连接，硬盘4的数据线和地址线与主机板3的数据线和地址线分别相连接，电源板5的电源输出端与主机板3的电源输入端相连接，电源板5的电源输入端与电池组6的电源输出端相连接，固定摄像机16的信号输出端与主机板3的信号输入端相连接，电机控制板9的电源输入端与电池组6的电源输出端相连接，电机控制板9的信号输入端与主机板3的信号输出端相连接，电机控制板9的信号输出端分别与左驱动轮电机11、右驱动轮电机12和踢球电机13的信号输入端相连接；超声波传感器板10的电源输入端与电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
全自主型足球机器人，它包含机器人本体（１７）以及设置在机器人本体（１７）底层的行走装置和踢球装置、以及电源板（５）和电池组（６），行走装置包含带动左右驱动轮转动的左驱动轮电机（１１）和右驱动轮电机（１２），踢球装置包含有带动踢球转板（２２）转动的踢球电机（１３），其特征在于它还包含有由旋转摄像机（１６）、固定摄像机（１５）、超声波传感器探头（１４）、超声波传感器板（１０）组成的环境感知装置；由主机板（３）和硬盘（４）组成的行为决策装置；由总线转换板及无线网卡（２）组成的通信装置；由电机控制板（９）组成的运动控制装置；上述装置均安装在机器人本体（１７）的各个格层上；旋转摄像头（１６）的信号输出端接主机板（３）的信号输入端，总线转换板及无线网卡（２）总线信号端与主机板（３）的信号输入输出端相连接，硬盘（４）的数据线和地址线与主机板（３）的数据线和地址线分别相连接，电源板（５）的电源输出端与硬盘（４）的电源输入端相连接，电源板（５）的电源输出端与主机板（３）的电源输入端相连接，电源板（５）的电源输入端与电池组（６）的电源输出端相连接，固定摄像机（１５）的信号输出端与主机板（３）的信号输入端相连接，电机控制板（９）的电源输入端与电池组（６）的电源输出端相连接，电机控制板（９）的信号输入端与主机板（３）的信号输出端相连接，电机控制板（９）的信号输出端分别与左驱动轮电机（１１）、右驱动轮电机（１２）和踢球电机（１３）的信号输入端相连接；超声波传感器板（１０）的电源输入端与电源板（５）的电源输出端相连接，超声波传感器板（１０）的信号输出端与主机板（３）的信号输入端相连接，超声波传感器板（１０）的信号输入端与超声波传感器探头（１４）的接收探头（１４－２）相连接，超声波传感器板（１０）的信号输出端与超声波传感器探头（１４）的发射探头（１４－１）相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪炳镕，申庆撤，高庆吉，黄庆成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]