基本信息
- 項目名稱：
- 足球機器人的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我制作的是一個能在專用的比賽場地上進行比賽的足球機器人。它可以在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)任意角度上的紅外足球，并記方向，之后自主追球。接觸到球后，它能帶球進攻，沖擊對方球門。當對方的機器人前來搶球時，雙方會爭球，此時可能會出邊界，所以我給它增加了自主規(guī)避邊界的功能。而且爭球的時容易出現(xiàn)僵持不下的情況，對此，我給它開發(fā)了以一定的角度撥球的功能，這樣能夠有效地擺脫對方防守機器人的糾纏，提高進攻效率。
- 詳細介紹：
- 我的科研項目是足球機器人。它能在專用的比賽場地上進行足球比賽。 足球比賽有一個特定場地（用不同的顏色分成了6個區(qū)域可用灰度檢測傳感器檢測）和一個專用球（球形內(nèi)含一個紅外線發(fā)射管），比賽選手每方兩個機器人，一般為一個進攻機器人和一個防守機器人。也可以用兩個進攻機器人或兩個防守機器人。 所以要求進攻機器人可以實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)任意角度上的紅外足球（用紅外復眼傳感器檢測球發(fā)出的紅外光波），并記錄球的方向，之后自主追球。當接觸到球后，它就會帶球進攻，沖擊對方球門。此時一般會有對方的機器人前來搶球，然后雙方機器人進行球的爭奪。搶球時可能會把雙方逼出邊界，所以我給機器人增加了自主規(guī)避邊界的功能（主要靠紅外測距傳感器實現(xiàn)）以防犯規(guī)。同時，在爭搶球的過程中容易出現(xiàn)僵持不下的情況，對這一問題，我給機器人開發(fā)了以一定的角度撥球的功能（主要用到了指南針傳感器把場地按角度劃分），這樣能夠有效地擺脫對方防守機器人的糾纏，提高進攻效率。 防守機器人同樣要求能夠發(fā)現(xiàn)球并追球。但它的主要職責是防守（發(fā)現(xiàn)球后立刻把球撲出禁區(qū)）所以，我對它的程序上的設定是當球出了禁區(qū)后不再繼續(xù)追球，而是馬上回到球門正中心防守以應對對方下次的進攻。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：隨著計算機、微電子、信息處理及智能控制的快速發(fā)展，機器人技術也在逐步深入和細化。移動機器人作為機器人技術的重要領域，正越來越多地受到人們的關注，朝著智能化和多樣化的方向發(fā)展。而我們作為學生秉著學以致用的原則選擇了與時代和生活緊密相關的自主移動機器人作為研究方向。賽場是檢驗成果的最佳地點，所以我確立的作品為足球機器人。 基本思路：通過各種傳感器的綜合應用，把周圍的環(huán)境信息傳出給RCU，再用事先編寫的程序進行處理，最后把處理后的信息輸出給各個部件，完成比賽。 創(chuàng)新點：1出于節(jié)能考慮，在其后下方加入了一個紅外測距傳感器，使之能準確定位于己方球門立柱上以獲得支撐，減小電機輸出 2采用左右后三處安裝灰度傳感器的模式，定位時取平均數(shù)計算以減小誤差提高精確度 3采用了 一個升壓器和大功率驅(qū)動卡使其在同等條件下增強了功率 4采用了萬向輪使其能夠直接向任意方向行駛，提高了反應速度和機動性能。 技術關鍵：底盤結構的設計、運動學原理的運用、傳感技術的綜合運用、單片機的運用、基于C語言的程序設計。 主要技術指標：4組全向輪的配合使用、運動的合成與分解、紅外復眼、紅外測距、灰度檢測、電子指南針等傳感器的綜合運用和用C語言編寫比賽程序等。
科學性、先進性
- 該足球機器人特點有：1出于節(jié)能考慮，在其后下方加入了一個紅外測距傳感器，使之能準確定位于己方球門立柱上以獲得支撐，減小電機輸出 2 采用左右后三處安裝灰度傳感器的模式，定位時取平均數(shù)計算以減小誤差提高精確度 3 采用了一個升壓器和大功率驅(qū)動卡使其在同等條件下增強了功率 4 采用了萬向輪使其能夠直接向任意方向行駛，提高了反應速度和機動性能。并簡化了它的運動學控制 。比起一般的足球機器人，它能夠更加快速的追球，并能更大范圍的發(fā)現(xiàn)球，進攻角度也有所增加，具有撥球的功能，進一步強化了烏龍球的防止，使其在賽場上更具效率。
獲獎情況及鑒定結果
- 獲2011年中國地質(zhì)大學江城學院第二屆“創(chuàng)新杯”課余科研立項校一等獎。
作品所處階段
- 模型已經(jīng)完成，在進行進一步的功能優(yōu)化。
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 視頻和模型
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該作品由程序直接控制無需遙控，所以操作十分簡便， 只需將其放在比賽指定場地，然后打開開關，再進行指南針校準即可等待命令開始比賽。它的優(yōu)勢是，移動簡潔、靈活，追球時反映速度快，尋找球時探測范圍廣，可攻守兩用，邊界規(guī)避能力強，較少發(fā)生烏龍球，并且節(jié)能耐用。它主用于足球機器人比賽。亦可進軍高科技玩具市場，或作為機器人教學研究使用。目前這些都是新興項目，有較大的市場，和樂觀的前景。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)在的足球機器人比賽還遠沒有達到我們想要達到的地步，現(xiàn)在的比賽完全是一種仿真式的比賽，現(xiàn)在的足球機器人比賽的場地按國際的規(guī)定為1.5米×1.3米場地。場地上有中線，有門區(qū)，這與我們的實際的比賽沒有什么太大的區(qū)別。每個足球機器人的車體按國際的規(guī)定不超過7.5cm×7.5cm×7.5cm.,（微型機器人比賽）機器人小車負責把紅色的高爾夫小球撞進球門。在賽場的上方有一個攝像頭，攝像頭把得到的信息上傳到計算機中。經(jīng)計算機的特定程序處理，得到場上雙方的態(tài)勢，再經(jīng)過決策系統(tǒng)的處理，輸出相應的數(shù)據(jù)。經(jīng)通訊系統(tǒng)發(fā)送與接收，控制機器人小車在場上奔跑。 機器人的大腦在哪里？機器人的大腦就是裝在一臺計算機主機中的決策系統(tǒng)。決策系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場的敵我雙方的比賽態(tài)勢，決定我方機器人處于進攻還是防守。然后決定機器人的隊形和機器人離足球的遠近決定是主攻還是助攻、主防還是助防。根據(jù)每個機器人的任務決定相應的動作。 相應的足球機器人有自己的眼睛－－視覺系統(tǒng)。足球機器人的視覺系統(tǒng)把比賽場地的敵我雙方的態(tài)勢都反映到計算機中，然后用計算機圖像軟件進行處理。利用模式識別技術，對數(shù)字圖像進行特征提取等操作，形成自己的計算機內(nèi)數(shù)據(jù)的表達，即敵我雙方機器人的位置和角度。 現(xiàn)在的足球機器人還沒有長自己的嘴巴—但是他們卻有一個統(tǒng)一的嘴巴。由上位機統(tǒng)一發(fā)出命令，該命令由機器人車體的通訊系統(tǒng)接收，所以能實現(xiàn)機器人小車的互相協(xié)調(diào)。 關于足球機器人的雙腿：足球機器人的雙腿就是機器人的左右輪。就是車體部分,它包括車輪、電機、車架、通訊模塊等部分。由通訊模塊接收上位機傳來的命令，來驅(qū)動左右輪的速度,從而實現(xiàn)達到控制的目地。
