一種全自主足球機器人體系結構的設計和實(shí)現

　　1.5 無(wú)線(xiàn)通信系統

　　機器人無(wú)線(xiàn)通信系統采用基于PC104+總線(xiàn)的WaveLan 11無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)卡。該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡體積小、抗干擾能力強，信號有效傳輸距離超過(guò)130m,實(shí)際平均傳輸帶寬可達8.5Mbps.這種穩定的寬帶無(wú)線(xiàn)通信系統，使得開(kāi)發(fā)人員可以隨時(shí)把在個(gè)人計算機上開(kāi)發(fā)的程序發(fā)送到機器人主控計算機上運行和調試，并且能夠實(shí)時(shí)監控程序在機器人上的運行狀態(tài)，極大地提高了軟件開(kāi)發(fā)的效率。

　　1.6 電源系統

　　電源系統由電池、充電器和電源板組成。電池采用可充電鋰電池，與其他類(lèi)型的充電電池相比具有充電時(shí)間短、放電時(shí)間長(cháng)、抗沖擊負載能力強等特點(diǎn)。電源板是自行開(kāi)發(fā)設計的，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。該電源系統可為正常比賽的機器人連續供電大約2.5小時(shí)。

　　2 軟件體系結構

　　全自主足球機器人的軟件體系結構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。底層為驅動(dòng)控制和數據采集控制程序，中層為行為規劃和信息采集層，上層為決策層。底層程序分為二部分，其中CCD1和CCD2數據采集、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡控制、超聲波控制模塊為系統提供基礎的環(huán)境狀態(tài)、監控計算機的指令、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的驅動(dòng)裝置，實(shí)現系統需要完成的特定動(dòng)作，如行走、踢球等。中層程序也分為二部分，信息采集層對系統和環(huán)境的信息進(jìn)行綜合處理，實(shí)現信息融合，提取有用的信息和數據上傳給決策層；而行為規劃層接收決策層的指令，規劃出一系列特定的動(dòng)作，如一邊行走上目CCD一邊轉動(dòng)以便在運動(dòng)過(guò)程中找球，行走特定的弧線(xiàn)以便規劃射門(mén)動(dòng)作。決策層是軟件控制的核心，根據環(huán)境感知和信息融合的結果，利用數據庫中的有用數據和策略庫（相當于專(zhuān)家系統中的知識庫）中的有效策略給出行為決策結論，并傳送給行為規劃層，如發(fā)現球后根據當前的狀況如何快速移動(dòng)去搶球，搶到球后如何規劃避開(kāi)對方隊員進(jìn)行射門(mén)等。

　　3 結 論

　　機器人足球系統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(jué)、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合的根本宗旨。比賽與學(xué)術(shù)研究的巧妙結合更激發(fā)了青年學(xué)生的強烈興趣，通過(guò)比賽培養了青年學(xué)生嚴謹的科學(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，FIRA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(lèi)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(dòng)作用。FIRA機器人足球比賽的種類(lèi)也由最開(kāi)始的MiroSot不斷增加，目前已經(jīng)包括MiroSot、RoboSot、HuroSot、SimuroSot等多個(gè)類(lèi)別。有的類(lèi)別根據雙方參賽隊員數目不同還可以分為小型組、中型組和大型組等等。