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平面二次包络蜗杆数控磨床,适用于足球机器人及球队的研制

成果简介

本项目以基于全局视觉的足球机器人系统作为主要的研究对象,针对系统问题域的特点,对多机器人协作体系、轮式机器人的运动控制、路径规划、足球机器人动作设计、实时决策推理、动作选择以及路径搜索等问题进行研究。


成果的创新性
(1)提出了基于团队(Teamwork)的协作框架。框架包括:队形、角色和动作,将共享任务的协作形式转化为任务分解和任务分配。提出了由特定队形的柔性角色的定义完成任务分解和由特定角色的动作选择完成任务分配的方法。
(2)提出了一种基于遗传算法的足球机器人路径规划方法。利用遗传算法的全局寻优能力,首先以移动目标的轨迹上的某一随机点为目标,规划一条最短路径,再从移动目标轨迹上搜索出一与目标会合的最优点,以保证整个过程用时最短。方法考虑了球场边界约束、动态避障要求,具有实时性高,能实现全局寻优的优点。
(3)提出了基于遗传模糊算法的动作设计方法,以满足机器人足球的实时性要求。此方法还考虑了轮式移动机器人的运动模型,将更符合实际情况的左右轮速度作为模糊规则的输出。
(4)提出了一种基于模糊综合评判算法的决策方法,以满足机器人足球比赛环境的实时性、动态性、不确定性的要求。此方法无需建立精确的数学模型,能够考虑球的位置及对方机器人位姿多方面因素,实时性高,决策效果好。

(5)提出了基于滚动窗口的足球机器人全程传球路径的搜索方法。


市场应用及投资效益分析

目前,我国机器人大部分都是依赖进口,如果我们把足球机器人的相关成熟技术应用到工业机器人上,将会大大提高工业机器人的效率和智能化程度,从而提高生产率。

自己单独开发一套足球机器人系统花费较大,因此我们还研究仿真足球机器人,这种比赛系统是利用计算机仿真来进行足球机器人比赛项目。它只检验两个机器人足球队的比赛策略,不检验硬件的功能,因此对各种比赛系统的策略都能进行考验。这种比赛系统的最大优点是不需要实际的机器人硬件系统,因此没有经费的大学也可以利用这种系统开展机器人足球方面的研究工作。

机器人足球提供了一种研究成果逐步转化的方式。例如,有腿足球机器人既是通向人形机器人的必要中间环节,又是机器宠物的原型研究。随着有腿足球机器人研究的不断进展,各种新型的机器宠物将不断开发出来并获得越来越大的效益。

促进科学技术与社会生产和生活更紧密的融合,机器人足球赛在人类足球赛所具有的娱乐性、观赏性和刺激性之上,进一步增加了高科技对抗性,因而具有更大的魅力。机器人足球是人工智能和机器人学主动融入社会的一种更加巧妙、更加平民化和更具吸引力的新形式、新手段。它所带来的主要社会和经济效益将来自多主体系统研究的进展以及在工业、商业和军事等方面的成功运用。

足球机器人及球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点,有利于迅速接触前沿研究,并促使投身其中的同学的创新能力和专业素质得到提高。随着机器人技术的逐步成熟,将机器人足球活动推广到中小学势在必行,这也将对我国的教育改革及相关基础设施和产业提供新的机会和挑战。

机器人足球包含着在21世纪我们所要开发的无线通讯、智能控制、机电一体化、计算机仿真、嵌入式计算机、人工生命学、机器人视觉及人—机接口等许多关键技术,而这些关键技术无疑对我国传统产业的技术改造和新型产业的建设具有实际意义。