一種全自主足球機器人體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計和實現(xiàn)

　　1.5 無線通信系統(tǒng)

　　機器人無線通信系統(tǒng)采用基于PC104+總線的WaveLan 11無線以太網(wǎng)卡。該無線網(wǎng)卡體積小、抗干擾能力強，信號有效傳輸距離超過130m,實際平均傳輸帶寬可達(dá)8.5Mbps.這種穩(wěn)定的寬帶無線通信系統(tǒng)，使得開發(fā)人員可以隨時把在個人計算機上開發(fā)的程序發(fā)送到機器人主控計算機上運行和調(diào)試，并且能夠?qū)崟r監(jiān)控程序在機器人上的運行狀態(tài)，極大地提高了軟件開發(fā)的效率。

　　1.6 電源系統(tǒng)

　　電源系統(tǒng)由電池、充電器和電源板組成。電池采用可充電鋰電池，與其他類型的充電電池相比具有充電時間短、放電時間長、抗沖擊負(fù)載能力強等特點。電源板是自行開發(fā)設(shè)計的，輸入端接電池的12V輸出，電源板輸出電為5V.充電器是外委加工的。該電源系統(tǒng)可為正常比賽的機器人連續(xù)供電大約2.5小時。

　　2 軟件體系結(jié)構(gòu)

　　全自主足球機器人的軟件體系結(jié)構(gòu)從總體上描述了全自主足球機器人軟件控制的功能框架，如圖2所示。該框架可分為三層。底層為驅(qū)動控制和數(shù)據(jù)采集控制程序，中層為行為規(guī)劃和信息采集層，上層為決策層。底層程序分為二部分，其中CCD1和CCD2數(shù)據(jù)采集、無線網(wǎng)卡控制、超聲波控制模塊為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的環(huán)境狀態(tài)、監(jiān)控計算機的指令、其他機器人的狀態(tài)以及圍墻或障礙物的距離信息等。左右輪電機、上目CCD電機和踢球裝置控制程序控制相應(yīng)的驅(qū)動裝置，實現(xiàn)系統(tǒng)需要完成的特定動作，如行走、踢球等。中層程序也分為二部分，信息采集層對系統(tǒng)和環(huán)境的信息進(jìn)行綜合處理，實現(xiàn)信息融合，提取有用的信息和數(shù)據(jù)上傳給決策層；而行為規(guī)劃層接收決策層的指令，規(guī)劃出一系列特定的動作，如一邊行走上目CCD一邊轉(zhuǎn)動以便在運動過程中找球，行走特定的弧線以便規(guī)劃射門動作。決策層是軟件控制的核心，根據(jù)環(huán)境感知和信息融合的結(jié)果，利用數(shù)據(jù)庫中的有用數(shù)據(jù)和策略庫（相當(dāng)于專家系統(tǒng)中的知識庫）中的有效策略給出行為決策結(jié)論，并傳送給行為規(guī)劃層，如發(fā)現(xiàn)球后根據(jù)當(dāng)前的狀況如何快速移動去搶球，搶到球后如何規(guī)劃避開對方隊員進(jìn)行射門等。

　　3 結(jié) 論

　　機器人足球系統(tǒng)的研究涉及非常廣泛的領(lǐng)域，包括機械電子學(xué)、機器人學(xué)、傳感器信息融合、智能控制、通訊、計算機視覺、計算機圖形學(xué)、人工智能等等，吸引了世界各國的廣大科學(xué)研究人員和工程技術(shù)人員的積極參與。更有意義的是，機器人足球比賽的組織者始終奉行研究與教育相結(jié)合的根本宗旨。比賽與學(xué)術(shù)研究的巧妙結(jié)合更激發(fā)了青年學(xué)生的強烈興趣，通過比賽培養(yǎng)了青年學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度和良好的技能。

　　從1996年在韓國大田的KAIST舉辦第一屆MiroSot比賽至今，F(xiàn)IRA已經(jīng)舉行了七屆世界杯比賽，足跡遍布亞洲、歐洲、美洲和大洋洲，成為各類國際機器人競賽中最具水平和影響力的賽事之一。除了一年一度的世界杯比賽以外，每年還有許多地區(qū)性的FIRA機器人足球比賽。蓬勃發(fā)展的機器人足球比賽對機器人足球的研究起到了巨大的推動作用。FIRA機器人足球比賽的種類也由最開始的MiroSot不斷增加，目前已經(jīng)包括MiroSot、RoboSot、HuroSot、SimuroSot等多個類別。有的類別根據(jù)雙方參賽隊員數(shù)目不同還可以分為小型組、中型組和大型組等等。