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(fù)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(shè)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(yīng)對對方下次的進攻。
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
- 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(shù)也在逐步深入和細化。移動機器人作為機器人技術(shù)的重要領(lǐng)域，正越來越多地受到人們的關(guān)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(guān)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(yīng)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(yīng)速度和機動性能。 技術(shù)關(guān)鍵：底盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計、運動學原理的運用、傳感技術(shù)的綜合運用、單片機的運用、基于C語言的程序設(shè)計。 主要技術(shù)指標：4組全向輪的配合使用、運動的合成與分解、紅外復(fù)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(yīng)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(jié)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(shù)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(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
- 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(guān)，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(yīng)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(wù)決定相應(yīng)的動作。 相應(yīng)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(shù)，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(guān)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。
