智能足球机器人系统

第1章 绪论

1．1 机器人的由来

1．2 智能足球机器人系统

1．2．1 智能足球机器人系统的产生与发展

1．2．2 历届机器人世界杯赛情况

1．2．3 机器人世界杯组织机构

1．2．4 智能足球机器人在中国的发展

1．2．5 智能足球机器人系统的比赛种类

1．2．6 智能足球机器人系统的意义

1．2．7 智能足球机器人系统的技术特点

1．2．8 智能足球机器人系统技术的应用

1．3 智能足球机器人系统的组成

1．3．1 视觉子系统

1．3．2 决策子系统

1．3．3 机器人本体子系统

1．3．4 通信子系统

1．4 智能足球机器人系统发展趋势

1．5 本教材的安排

思考题

第一部分 智能小型足球机器人系统

第2章 智能小型足球机器人的本体结构

2．1 机械子系统

2．1．1 机械结构总体要求

2．1．2 四轮结构的行走结构

2．1．3 击球、控球及挑球结构

2．1．4 小型足球机器人各结构比较

2．1．5 小型足球机器人结构安排

2．2 运动学模型的建立

2．3 控制子系统

2．3．1 运动控制流程

2．3．2 电机驱动及速度检测

2．3．3 击球子系统

2．3．4 本体传感器红外测球电路

2．4 底层运动控制

2．4．1 底层控制器算法

2．4．2 采样周期的选择

2．4．3 运动控制器程序

2．5 基本运动轨迹规划

2．5．1 行为控制算法

2．5．2 动态目标拦截

2．5．3 击球角度

2．6 板载软件

2．6．1 基本思想

2．6．2 机器人软件系统结构

思考题

第3章 智能小型足球机器人系统的通信与电源子系统

3．1 图像处理计算机与决策计算机之间的通信（Sockets）

3．2 裁判盒及其RS-232通信

3．2．1 比赛裁判盒

3．2．2 串口通信

3．3 无线通信系统的组成

3．3．1 无线通信系统的类型

3．3．2 信号、频谱与调制

3．3．3 智能小型足球机器人系统的无线通信电路

3．4 板载DSP芯片间的通信

3．5 无线局域网

3．6 智能小型足球机器人的电源子系统

3．6．1 机器人常用电池

3．6．2 干电池

3．6．3 铅酸蓄电池

3．6．4 锂离子/锂聚合物动力电池

3．6．5 镍镉/镍氢电池

3．6．6 电池充电方法

思考题

第4章 智能小型足球机器人系统的实时图像处理

4．1 实时图像处理概述

4．2 图像颜色特征提取

4．2．1 图像信息的色彩处理基础

4．2．2 颜色模型

4．2．3 图像的色彩分割

4．3 图像边缘特征提取

4．3．1 灰度突变点检测

4．3．2 边缘检测算法

4．3．3 边缘特征提取方法

4．4 目标识别

4．4．1 目标匹配算法

4．4．2 目标搜索策略

4．4．3 目标坐标的几何畸变校正

思考题

第5章 智能小型足球机器人系统的路径规划

5．1 路径规划典型方法

5．1．1 人工势场法

5．1．2 栅格建模法

5．1．3 遗传算法

5．1．4 快速随机树搜索

5．2 运动姿态控制算法

5．2．1 速度分解

5．2．2 质心速度的确定

5．2．3 旋转速度的确定

5．3 人工势场路径规划方法的具体实现

5．3．1 路径规划实现结构

5．3．2 势场法的弊端与改进方法

5．3．3 “连锁网络”障碍物的整体规划方法

思考题

第6章 智能小型足球机器人系统的综合决策与机器学习

6．1 综合决策与机器学习概述

6．2 综合决策

6．2．1 各策略模式

6．2．2 战术设计

6．3 多层增强学习

6．3．1 增强学习算法概述

6．3．2 Q学习算法

6．3．3 双层增强学习算法

6．4 预测控制

6．4．1 控制延时问题

6．4．2 预测控制方法

6．4．3 球的扩展卡尔曼滤波估计

6．4．4 人工神经网络机器人跟踪预测

6．5 数据融合的应用

6．5．1 决策系统中的多信息数据融合

6．5．2 运动的直线校正

6．5．3 运动避障

6．5．4 运动路径及“受伤”机器人的智能判断

思考题

第7章 智能小型足球机器人系统的仿真研究平台

7．1 路径规划仿真平台

7．1．1 平台的搭建

7．1．2 多机器人队形实验

7．1．3 路径规划仿真平台的结构

7．2 利用OpenGL构建3D仿真平台

7．2．1 OpenGL技术简介

7．2．2 仿真平台3D建模

7．3 碰撞检测

7．3．1 碰撞检测技术简介

7．3．2 碰撞检测在仿真平台中的应用

7．3．3 运动的质点与平面的碰撞检测

7．3．4 运动的质点与圆柱面的碰撞检测

7．3．5 碰撞响应

7．4 运动建模

7．4．1 路径规划

7．4．2 踢、挑球以及带球功能仿真

7．5 交互式设计

7．5．1 场景平移与视点转换

7．5．2 可动对象的选取和互动

7．6 仿真平台应用

7．6．1 比赛重演以及数据分析

……

第二部分 智能自主足球机器人系统

第8章 智能自主足球机器人系统简介

第9章 智能中型足球机器人的硬体结构

第10章 智能中型足球机器人系统的软体结构

第11章 智能类人足球机器人仿真平台

第三部分 智能足球机器人系统的构建

第12章 智能小型足球机器人系统的构建

第13章 智能中型足球机器人系统的构建

第14章 智能类人足球机器人仿真平台的构建

第15章 智能足球机器人系统发展与应用展望

附录

推荐相关网站

参考文献

本书是国内第一本全面介绍智能足球机器人相关技术及制作的教材，全面总结了作者多年来对智能足球机器人的研究、制作和指导参赛的经验，反映了本领域目前的最新研究成果。全书由三部分共15章组成，分别讲解了智能小型足球机器系统、智能自主足球机器人系统的各个子系统及其关键技术，并详细介绍了智能足球机器人系统构建的DIY制作技术。本书配套光盘中提供了丰富的相关文献、资料和软件。本书适合作为高校参加智能足球机器人竞赛的培训用书和相应课程的教材及参考书，对于关注和喜爱智能足球机器人技术和相关国际竞赛的爱好者，本书也是一本非常好的重要资料。

上海大学教材建设专项经费资助。　
《智能足球机器人系统》特色：　
《智能足球机器人系统》是国内第一本全面介绍智能足球机器人相关技术及制作的教材。适合作为高校参加智能足球机器人竞赛的培训用书和相应课程的教材和参考书。　
《智能足球机器人系统》全面总结了作者8年来对智能足球机器人的研究、制作和指导参赛的经验，反映了本领域目前的最新研究成果。　
全书由三部分共15章组成，分别讲解了智能小型足球机器系统、智能自主足球机器人系统的各个子系统及其关键技术，并详细介绍了智能足球机器人系统构建的DIY制作技术。