基于全局視覺與遙控協(xié)同控制的足球機器人對抗賽系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工智能系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種基于全局視覺與遙控協(xié)同控制的足球機器人對抗賽系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人足球比賽興起于90年代，它是自動化及機器人領(lǐng)域最具有前瞻性的研宄之一。國際上最具影響的機器人足球賽主要是FIRA和RoboCup兩大世界杯機器人足球賽，這兩大比賽都有嚴格的比賽規(guī)則，融趣味性、觀賞性、科普性為一體，為更多大學(xué)生參與國際性的科技活動提供了良好的平臺。
[0003]近年來，國內(nèi)關(guān)于足球機器人的研宄發(fā)展也較快，尤其是FIRA的Mirosot機器人組，基本已經(jīng)從大學(xué)組開始蔓延到到高中組。而隨著人們對科技素養(yǎng)的重視，各個中小學(xué)也逐漸重視各自的學(xué)生在這方面的能力培養(yǎng)，因此我們準備在中小學(xué)生中也推出這樣一個平臺供大家相互交流學(xué)習(xí)。
[0004]但是考慮到中小學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)特點，很明顯原來的半自助足球機器人系統(tǒng)相對而言有著可操作性太弱，參與度不高的弊端。而且傳統(tǒng)的基于文本和符號的編程語言，讓中小學(xué)生理解起來異常困難。而圖形化編程作為一種自然的編程方式，是中小學(xué)生編程的一種可行途徑。它將各種編程的概念轉(zhuǎn)化為顯示在屏幕上的各種圖形，只需按照形象化的規(guī)則拼接各種圖形塊，就可以完成編程的過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:根據(jù)中小學(xué)生的特點和知識結(jié)構(gòu)，提供一種基于全局視覺與遙控協(xié)同控制的足球機器人對抗賽系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種基于全局視覺與遙控協(xié)同控制的足球機器人對抗賽系統(tǒng)，包括全局視覺子系統(tǒng)、智能決策子系統(tǒng)、USB無線通訊裝置、數(shù)字圖像采集裝置、計算機以及機器人小車；所述的全局視覺子系統(tǒng)通過圖像采集裝置將場地上的圖像信息按幀傳遞給計算機；獲得機器人的位姿信息和球的位置信息后傳遞給智能決策子系統(tǒng)；所述的智能決策子系統(tǒng)根據(jù)全局視覺系統(tǒng)獲得的信息，通過專家系統(tǒng)判斷場上攻守態(tài)勢，自動分配機器人角色任務(wù)，并轉(zhuǎn)換為每個機器人小車的左右輪速的命令值；所述的USB無線通訊裝置接收到智能決策子系統(tǒng)發(fā)射的輪速命令值后，通過發(fā)射模塊將該輪速命令值分別發(fā)送給場上的對應(yīng)機器人以控制其運動。
[0007]本發(fā)明所述的全局視覺子系統(tǒng)包括賽前準備和比賽時實時采集兩部分；所述的賽前準備部分通過USB數(shù)字攝像頭采集到的圖像對比賽場地進行標定以達到矯正場地的效果以及對機器人小車進行采色以達到識別小車的效果。
[0008]本發(fā)明所述的智能決策子系統(tǒng)包括賽前策略調(diào)控模塊和比賽時調(diào)用專家系統(tǒng)兩部分；所述的智能決策子系統(tǒng)將所有與策略調(diào)試相關(guān)的動作都集中在策略調(diào)試面板上，且加入了資源數(shù)據(jù)庫，并且采用圖像化編程與代碼編程的相結(jié)合。
[0009]本發(fā)明所述的USB無線通訊裝置包括USB無線通訊模塊和遙控手柄；所述的遙控手柄無線遙控己方的任意一輛小車運動，并且遙控命令的優(yōu)先級大于專家系統(tǒng)發(fā)出的命令。
[0010]開始比賽后，視覺系統(tǒng)通過全局視覺的圖像采集裝置將場地上的圖像信息按幀傳遞給計算機，圖像處理系統(tǒng)運用算法獲得機器人的位姿信息和球的位置信息，然后傳遞給決策系統(tǒng)；決策系統(tǒng)根據(jù)視覺系統(tǒng)獲得的信息，通過專家系統(tǒng)判斷場上攻守態(tài)勢，自動分配機器人角色任務(wù)，并轉(zhuǎn)換為每個機器人小車的左右輪速的命令值；無線通信系統(tǒng)再通過發(fā)射模塊將該輪速命令值分別發(fā)送給場上的對應(yīng)機器人以控制其運動。在此基礎(chǔ)上，參賽者還可以通過提供的手柄無線遙控己方的任意一輛小車運動，并且遙控命令的優(yōu)先級大于專家系統(tǒng)發(fā)出的命令。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:將調(diào)試時的所有操作都集中在控制面板上，采用了圖形化編程與普通編程相結(jié)合的方法，增強了其可操作性，方便中小學(xué)生理解整套系統(tǒng)。遙控手柄的加入，實現(xiàn)了專家系統(tǒng)與人腦協(xié)同控制機器人小車運動的效果，既增加了參賽者的參與性，調(diào)動其積極性，還提高了比賽的觀賞性。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0016]如圖1所示，系統(tǒng)在硬件設(shè)備方面包括機器人小車、數(shù)字圖像采集裝置、計算機、USB無線發(fā)射裝置和遙控裝置。從功能上分，包括全局視覺、智能決策、USB無線通訊及機器人小車4個子系統(tǒng)。其中，在視覺子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)中，還加入了各種資源數(shù)據(jù)庫，如皮膚庫(可用于設(shè)置操作界面皮膚)、色標數(shù)據(jù)庫(含有各個色塊的范圍)、基礎(chǔ)圖形庫(用于劃分區(qū)域的圖形化程序塊)、角色庫(含有角色的編號和圖形化程序塊)、機器人動作庫(含有機器人動作的圖形化程序塊和用于編程的程序)和作品庫(用于存儲已完成的作品)等。
[0017]系統(tǒng)可通過基于全局視覺的專家系統(tǒng)全自主控制機器人按照執(zhí)行角色相應(yīng)的軌跡運動。在此基礎(chǔ)上，參賽者還可以通過提供的手柄無線遙控己方的任意一輛小車運動(同一時刻只能控制一輛)，并且遙控命令的優(yōu)先級大于專家系統(tǒng)發(fā)出的命令。
[0018]全局視覺子系統(tǒng):此子系統(tǒng)可分為賽前準備和比賽時實時采集兩部分。賽前準備時，需要參賽者通過USB數(shù)字攝像頭采集到的圖像對比賽場地進行標定以達到矯正場地的效果以及對機器人小車進行采色以達到識別小車的效果。比賽時，全局視覺系統(tǒng)通過圖像采集裝置將場地上的圖像信息按幀傳遞給計算機(由于系統(tǒng)實時性要求比較高，要求圖像識別速率達75幀/秒以上)，圖像處理程序運用一定的算法獲得機器人的位姿信息和球的位置信息，然后傳遞給智能決策系統(tǒng)。
[0019]智能決策子系統(tǒng):此子系統(tǒng)可分為賽前策略調(diào)控模塊和比賽時調(diào)用專家系統(tǒng)兩部分?？紤]到中小學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)特點，系統(tǒng)將所有與策略調(diào)試相關(guān)的動作都集中在策略調(diào)試面板上，且加入了資源數(shù)據(jù)庫，采用圖像化編程與代碼編程的相結(jié)合的方法。比賽時，智能決策系統(tǒng)根據(jù)全局視覺系統(tǒng)獲得的信息，通過專家系統(tǒng)判斷場上攻守態(tài)勢，自動分配機器人角色任務(wù)，并轉(zhuǎn)換為每個機器人小車的左右輪速的命令值。
[0020]USB無線通訊系統(tǒng):此子系統(tǒng)可分為計算機通訊和遙控通訊兩部分，硬件上包括USB無線通訊模塊和遙控手柄。計算機通訊即指USB無線通信裝置接收到智能決策系統(tǒng)發(fā)射的輪速命令值后，通過發(fā)射模塊將該輪速命令值分別發(fā)送給場上的對應(yīng)機器人以控制其運動。遙控通訊即指通過提供的遙控手柄無線遙控己方的任意一輛小車運動(同一時刻只能控制一輛)，并且遙控命令的優(yōu)先級大于專家系統(tǒng)發(fā)出的命令。
[0021]機器人小車:為全金屬結(jié)構(gòu)，采用工業(yè)伺服電機，可拆卸性強，操作者可通過組裝機器人來了解一些機械設(shè)計及工業(yè)電機的基本知識、熟悉機器人結(jié)構(gòu)，提高動手能力；且系統(tǒng)提