基本信息
- 項目名稱：
- SR6小型足球機器人
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- SR6小型機器人是本小組在我校電氣與電子工程學院足球機器人項目中，自主研發(fā)的新一代小型足球機器人。整車最大水平投影半徑178mm，車高147mm，車重約2.2Kg。 整套SR6由車載、視覺、通信、決策系統(tǒng)構(gòu)成。其中車載系統(tǒng)是小型足球機器人的核心，它由行走、擊球、帶球、通訊等子模塊組成，其功能是與其余系統(tǒng)通信，并執(zhí)行決策系統(tǒng)的指令。
- 詳細介紹：
- SR6型機器人是面向機器人世界足球錦標賽（RoboCup）小型組比賽而研發(fā)的，藉此提升本項目小組對于多智能體系統(tǒng)控制、人工智能理論、圖像分析與識別等領(lǐng)域的認知與研究水平。SR6機體作為一個標準開發(fā)平臺，有效的成為現(xiàn)階段理論研究與工程應(yīng)用之間結(jié)合的紐帶。 整套SR6小型足球機器人球隊系統(tǒng)，由SR6本體、視覺信號采集、通信、決策制定服務(wù)器等五大部分構(gòu)成。其中SR6型機器人本體是小型組足球機器人系統(tǒng)的核心，它由處理單元、運動模塊、控球模塊、通訊模塊等子模塊組成，基本控制流程是：通信模塊接收策略服務(wù)器發(fā)送的命令數(shù)據(jù)，由處理單元處理后生成機器人本體運動或擊球指令，指令數(shù)據(jù)將驅(qū)動機器人執(zhí)行各種策略命令，以完成比賽既定目標。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- SR6小型機器人由機械子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、運動控制子系統(tǒng)、中央處理單元等構(gòu)成。中央處理單元使用ARM7與FPGA構(gòu)架，直接控制無刷直流電機，內(nèi)部實現(xiàn)了電壓控制和電流控制相結(jié)合的混合控制模式，并帶有多種保護電路；通信子系統(tǒng)使用先進的抗干擾冗余通信技術(shù)。整車最大水平投影直徑178mm，車高144mm，底盤四萬向輪驅(qū)動，可全方位移動，最大直線速度3.2m/s，最大角速度40rad/s。
科學性、先進性
- 研發(fā)小型組足球機器人的最終目標是實現(xiàn)機器人的完全獨立自主運行，使其作為一個工具，促進人工智能和機器人技術(shù)及其相關(guān)學科的發(fā)展與研究。從2005年SR 1代原型機到現(xiàn)階段基于新出臺RoboCup F180小型組聯(lián)賽規(guī)則的6代機，該機體的設(shè)計經(jīng)歷了一次次的自我否定與自我完善。 在電子器件、機械工藝、通信質(zhì)量、電源管理以及系統(tǒng)運行穩(wěn)定性方面（詳見參賽作品說明文檔），有著非常顯著的進展與突破。新一代SR6型機器人機械模塊采用CNC高精度數(shù)控機床生產(chǎn)、DECT與Linx雙重無線通信模塊、采用UCOS實時操作系統(tǒng)的ARM處理器的運算模塊以及最大瞬時輸出功率1800W的MOSFET與FPGA聯(lián)合控制無刷直流電機模塊等，SR6型機器人擁有一般足球機器人無法比擬的相應(yīng)性能。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無。
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股。
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品；圖紙。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本作品涉及人工智能、機器人學、計算機、通訊、多傳感器與信息融合、視覺與圖像處理、精密機械和仿生材料等諸多領(lǐng)域的前沿研究與技術(shù)集成。 本作品基于FPGA直接架構(gòu)了無刷直流電機控制器，包含PWM產(chǎn)生、硬件PID和硬件編碼反饋，調(diào)整時間短，電機反應(yīng)有力；實現(xiàn)了電壓控制和電流控制相結(jié)合的混合控制模式，實現(xiàn)了在大負載、大升壓比情況下的快速可靠升壓動作，并帶有多種保護電路；使用自動跳頻通信方式，克服了賽場復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信障礙，可準確傳遞與接收無線信號。 該作品涉及的圖像處理、路徑規(guī)劃技術(shù)在無人機導(dǎo)航、遠程森林火險預(yù)警、城市交通管理、工業(yè)流程控制等方面有著廣闊的市場前景；無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也可開創(chuàng)新穎的智能家電物聯(lián)網(wǎng)、公民身份識別等領(lǐng)域；并且機器人本身將會作為各大高校實驗設(shè)備，開辟產(chǎn)、學、研結(jié)合的新途徑，從而帶來可觀的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 足球機器人系統(tǒng)理念最早源自加拿大不列顛哥倫比亞大學教授Alan K Mackworth（1992）,他在論文中提出訓練機器人進行足球比賽的設(shè)想。目前，足球機器人已經(jīng)成為多機器人系統(tǒng)研究的標準平臺，同時也是人工智能與機器人學科試驗研究的最好載體。足球機器人倡導(dǎo)者提出的目標是：“到2050年，一個全部由自主的擬人型機器人組成的球隊按照國際足聯(lián)規(guī)則與當時的世界杯冠軍隊進行足球比賽，并贏得人機大戰(zhàn)的勝利”。 有關(guān)足球機器人比賽的國際組織有：機器人世界杯聯(lián)合會（RoboCup）和國際機器人足球聯(lián)合會（FIRA），這兩個組織每年都舉辦各種形式的足球機器人世界杯賽，有力促進了這一研究活動的發(fā)展。RoboCup涉及到的研究領(lǐng)域包括智能機器人系統(tǒng)，多智能體系統(tǒng)，實時模式識別與行為系統(tǒng)，智能體結(jié)構(gòu)設(shè)計，實時規(guī)劃和推理，三維圖形交互，傳感器技術(shù)。其技術(shù)特點與問題有：動態(tài)實時系統(tǒng)、分布式合作與協(xié)調(diào)、真實環(huán)境模型、非符號化的環(huán)境信息等。 足球機器人技術(shù)作為一種良好的智能控制工程應(yīng)用平臺，對機器人的研究已經(jīng)受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注，特別是對于決策層面的研究已經(jīng)非常普遍，但作為機器人本體而言，其硬件系統(tǒng)的研究并沒有得到廣泛關(guān)注，但硬件系統(tǒng)的重要性卻不亞于決策控制層面的作用。只有當良好的機器人本體硬件性能配合上準確的決策能力，才能夠促進足球機器人技術(shù)的和諧發(fā)展。所以本項目著手于控制系統(tǒng)的底層實現(xiàn)，在現(xiàn)階段對于足球機器人項目在中國的普及與發(fā)展，具有一定程度的現(xiàn)實意義。 目前國內(nèi)對于機器人本體的研發(fā)，存在以下部分問題：1）核心控制器普遍采用MCS51系列單片機，其運算能力較低；2）速度檢測精確度較低，并且使用單片機內(nèi)置定時器，其頻繁的中斷一定程度降低了運動模塊控制的實時性；3）通常是速度閉環(huán)控制，對速度增益沒有進行檢測與控制；4）通信模塊易受場內(nèi)嘈雜無線電環(huán)境干擾；5）機身機械加工精度差，零件之間配合易出現(xiàn)問題。
